超越比特币：量子计算拯救世界的五种方式

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在之前的文章中，我们探讨了量子革命的“阴暗面”：它如何威胁比特币。 (BTC -0.83％)网络安全和地缘政治稳定。人们很容易将这项技术仅仅视为一种武器。

但我们必须记住 为什么 科学家们之所以建造这些机器，首先不是为了窃取加密货币，而是因为量子计算机是唯一能够揭开自然界最深层奥秘的工具。

传统计算机（例如您现在使用的计算机）以“比特”（0 和 1）为单位进行运算，而自然界则以“量子比特”（量子态）为单位运行。这意味着量子计算机能够以任何超级计算机都无法企及的方式模拟现实。这种能力很可能开启创新的新黄金时代。

以下是这项技术将如何从五方面彻底改善我们的生活。

1. 疾病的终结（药物发现）

如今，研发一种新药就像一场反复试验的游戏。这需要耗费数十亿美元和数十年时间，因为我们目前的计算机无法精确模拟药物分子在原子层面上与人体相互作用的方式。它们的精度实在太低了。大型制药公司和研究实验室已经在尝试使用早期量子模型来加速药物筛选和蛋白质相互作用分析。

量子计算机将改变这一切。它们可以瞬间模拟“蛋白质折叠”——生物体呈现的复杂三维结构。这将使我们能够设计定制分子来靶向阿尔茨海默病斑块，在不损伤健康组织的情况下摧毁癌细胞，并在病毒演变成全球大流行之前将其遏制。

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2. “超级电池”（材料科学）

可再生能源未来面临的最大障碍并非发电（太阳能和风能都很好用）；而是…… 存储 目前的锂离子电池笨重、充电慢且衰减快。同样的模拟方法也可能有助于发现用于制氢的新型催化剂和用于长时间电网储能的材料。

量子计算机将使材料科学家能够模拟目前仅存在于理论中的新型电池化学体系。想象一下，一种比塑料还轻的电池，只需3分钟即可为汽车充满电，并且储存的电量足以供家庭使用一周。这堪称能源领域的“圣杯”，而量子模拟则是找到它的地图。

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3. 养活世界（固氮作用）

这是一个枯燥乏味却影响巨大的话题。目前，化肥生产（哈伯-博世法）消耗了全球约2%的能源。将空气转化为农作物所需的氮气需要极高的温度和压力。

然而，土壤中简单的细菌每天都在以零能耗的方式自然地完成这项工作。我们不知道它们是如何做到的，因为其中涉及的酶过于复杂，无法用超级计算机模拟。量子计算机或许能够揭开这个酶的秘密，使我们能够以近乎零能耗生产肥料——既能养活地球，又能大幅减少全球碳排放。

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4. “上帝模型”（气候变化）

气候变化难以解决，因为地球的复杂性令人难以置信。云层、海洋、冰盖和森林之间的相互作用错综复杂。目前的超级计算机为了进行数学计算，不得不“模糊”这些细节。这迫使政策制定者基于不完整的预测做出价值万亿美元的气候决策。量子模拟可以让各国政府在现实世界中实施政策、地球工程策略和能源转型方案之前，先在虚拟地球上进行测试。

量子计算机能够处理这种复杂性。它们将使我们能够构建地球的“数字孪生”。有了它，我们就能准确预测未来50年地球工程、碳捕获或政策变化的影响。这将使我们从“猜测”天气转变为“了解”气候。

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5. 人工智能超强加速（量子机器学习）

我们目前正处于人工智能蓬勃发展的时期，但训练大型模型（例如 ChatGPT）需要数月时间和数百万美元的电力成本。量子机器学习 (QML) 有望将这一过程呈指数级加速。

这不仅仅关乎更快的聊天机器人，更关乎能够即时优化全球物流、实时管理整个城市的交通网络以消除拥堵、或优化国家电网以防止停电的人工智能。这使我们离真正的通用人工智能（AGI）更近了一步。

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结论：双刃剑

量子时代即将到来。的确，它对我们当前的数字安全构成了重大威胁，尤其是对像比特币这样依赖传统数学算法的系统而言。这种风险真实存在，正如我们在本系列文章中所讨论的，我们必须为此做好准备。

但如果仅仅将量子计算视为一种威胁，那就只见树木不见森林了。这项技术代表着人类能力的又一次重大飞跃。破解密码的机器也能治愈疾病。威胁区块链的力量也能拯救气候。

未来十年的挑战不仅在于如何应对量子威胁，更在于如何应对量子威胁，从而享受量子未来。