量子计算机可以做什么？
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我们不能用经典计算机来做量子计算机吗？
为了解决一些世界上最具挑战性的问题，在其中找到解决方案将花费当前计算机数十亿年的时间，量子计算机可以在几天，几小时甚至几分钟内完成。
量子计算将使研究人员能够开发新的催化剂和材料，改进药物，加快人工智能的发展，并回答有关宇宙起源的基本问题。
量子模拟
使用量子程序来对量子系统本身进行建模具有巨大的潜力，可以挖掘洞见，从而在许多行业进行创新。光合作用，超导体和复杂分子是可以使用量子程序进行模拟的量子系统的示例。
模拟根据量子力学定律运行的微观系统在计算上是昂贵的。我们需要考虑所有可能重叠的状态，并且状态数量会随着系统的大小呈指数增长。在量子计算机中，我们不需要对系统的所有状态建模。相反，我们将要模拟的系统的量子状态嵌入计算机本身的量子位中，并使用一组特定的量子门运行模拟。换句话说，我们使用量子计算机来模拟量子系统。
化学分子是量子系统，因此可以通过这种方式进行分析。一种这样的特殊化学物质是固氮酶，如果对它的特性有更好的了解，它就有可能减少当前肥料的能源消耗和温室气体排放。
密码学
量子计算机最著名的应用也许是在密码学中，彼得·索尔（Peter Shor）在1994年展示了一种可伸缩的量子计算机可以打破所有广泛使用的加密技术。经典密码学依赖于对大数操作的难处理性，例如将大数分解为两个质数。
量子计算使这些操作在理论上易于处理（通过Shor算法）。尽管在当前的量子硬件规模上物理上不可能实现此算法，但它催生了将抗量子算法发展为面向未来的数据安全性的方法，包括用于加密和加密密钥分配的新型量子算法。
在Microsoft，我们在后量子密码学和安全开发领域拥有世界领先的团队，开发抗量子算法。
优化
优化是在高维空间上进行大型搜索的任务，该解决方案可将给定成本函数最小化。在量子计算机上，我们可以加快优化算法的速度，从而找到原本不可能的解决方案。应用范围包括运输和物流，医疗保健，诊断和材料科学。这些行业如何提高效率可能会产生深远的影响。
量子计算的优化使我们能够围绕运输和物流进行创新，这是当今经典系统无法实现的。
优化流量可以减少拥塞。除了路线规划之外，还有飞机门分配，包裹递送，作业计划等。随着材料科学的突破，将出现新形式的能源，容量更大的电池，更轻更坚固的材料。
机器学习
经典计算中的大量数值计算主要在于求解方程式的线性系统，尤其是在机器学习领域，其中大部分计算成本都用于计算大型矩阵的逆。
幸运的是，有一种量子算法可以使我们比经典计算机更快地以指数方式近似求解系统。该算法为需要解决线性方程组问题的每个问题打开了大门。
解决这些领域中的问题将有助于解决能源危机，气候变化，食物短缺以及个人和精确的医疗诊断。
量子启发计算
量子启发式算法是用经典软件实现的，但是使用量子原理来提高速度和准确性。
受量子启发的算法已应用于医学研究。例如，以提高磁共振成像（MRI）扫描的准确性。量子计算正在被用于优化MRI机器的配置，以识别特定疾病。
