最近，我们开了一个新课题量子计算。并不是去研究量子计算的原理，而是要找寻出量子计算在学科应用中的解决方案。
量子计算正在以肉眼可见的速度接近商业应用的层次。世界顶级投行高盛最近宣布他们可以在五年内推出量子算法来定价金融工具。多元化高科技和制造企业霍尼韦尔也预计在未来几十年内形成规模将1万亿美元的量子计算产业。但是，在商业量子计算机还处于雏形的阶段，为什么像高盛这样的公司要选择这样的一条路？
为了了解正在发生的事情，我们需要了解计算机、算法和量子计算的相关概念。
我本科是学物理专业的，所以在这个领域里有所接触。计算机的本质就是一台做数学题的机器。它简化了人们做复杂计算的过程，提高解决问题的效率。软硬件的共同进步使各种算法应用于产品和服务成为可能。今天的手机、电磁炉甚至是洗脸仪都有某种用于计算的硬件集成电路（单片机）和软件（应用程序）嵌入其中。有了计算机，才有了我们的运载火箭、空间站飞船顺利上天。
传统的计算机使用的是二进制信号(1/0)，这些信号是以“Bits”为单位来测量的。代码越复杂，所需的处理能力就越大，处理时间也就越长。这意味着，即便算力如此强大的今天，仍然存在这些传统计算设备难以完成的任务。
他们遇到的一个特殊问题是一类叫做组合数学的计算。
这些计算涉及到找到优化目标的项目安排。随着项目数量的增加，可能的结果数量呈指数增长。为了找到最好的解决方案，今天的数字计算机基本上必须演算每一个排列，以找到一个结果，然后确定一个最适合实现目标。然而，这一过程需要大量的计算。组合计算的挑战存在于许多重要领域，从金融到生物制药，乃至人工智能的发展都受制于此。
量子计算机和量子软件都基于一个完全不同的运作模式。在经典物理学中，物体以一种确定的状态存在。而在量子力学的世界里，物体只有在我们观察到它们之后才会呈现为一种确定的状态。在我们观察它之前，两个物体的状态和它们之间的联系是概率问题（薛定谔的猫的状态）。从计算的角度来看，当数据以非二进制的量子位而不是二进制比特位被记录和存储，就会使得同一计算过程简化许多，即可以使组合算法的计算速度更快、成本更低。
量子力学更好地解释了自然世界的许多方面，同时，它又几乎容纳了所有经典物理学所产生的理论。在商业计算的世界里，量子计算机的应用理论上可以做许多经典数字计算机所能做的事情。此外，经典计算机不能做的一件大事：快速执行组合计算。量子计算的商业应用
在一些学科，组合学的重要性已经被认为是领域的核心。而量子的应用已经成为公认的推动学科发展的利器。
化学和生物工程领域
化学和生物工程涉及分子及到亚原子粒子的运动和相互作用。也就是量子力学。随着分子变得更加复杂，可能的构型数量呈指数增长。这种构型的计算作为一种组合计算，十分适用于量子计算机。现在，可编程量子计算机已经成功地模拟了简单的化学反应，为不久的将来越来越复杂的化学模拟铺平了道路。随着新分子性质的量子模拟的可行性被证实，工程师们将能够使用量子计算机进行以前很难建模的分子构型。这意味着量子计算机将在加速新材料发现和药物研发方面发挥重要作用。
网络安全
组合学一直是加密技术的核心。从密码学创立以来，加密仍然是建立在组合学的基础上。然而，随着量子计算，破解加密变得更加容易，这对数据安全构成了威胁。一个新的行业正在发展，相关企业应当为即将到来的网络安全漏洞做好准备。
人工智能
量子计算为人工智能开辟了新的机遇。因为人工智能常常涉及对大量数据进行组合处理，以便做出更好的预测和决策(例如，面部识别和自然语言处理)。一个日益成熟的研究领域量子机器学习，证明了量子算法是能够使人工智能更有效率的方式。目前对技术和软件的限制使得应用量子计算的人工智能成为一种遥不可及，但它确实是人工智能领域技术飞跃的一个重要基底。
金融服务
金融是最早采用大数据的领域之一。复杂资产定价背后的大部分科学都涉及组合计算。例如，当高盛(Goldmansachs)为衍生品定价时，它采用了一种被称为蒙特卡洛模拟(MonteCarlo)的高度计算密集型计算，即根据模拟的市场波动进行预测。计算速度长期以来一直是金融市场的优势来源。在金融市场，对冲基金争相获得获得价格信息的毫秒优势也在算力的角逐中体现优势。量子算法可以提高一组重要的金融数据计算的速度，以帮助金融机构获取高额利润。
智能制造
量子计算机可用于获取关于因操作故障导致的的制造事故的大数据集，并将其转化为组合计算解决方案。当与量子算法配对时，可以识别智能制造过程的哪一部分导致了产品故障事件。例如，对于芯片这样的产品，其生产过程可能有数千个步骤，量子计算机的应用可以帮助降低代价高昂的故障率。
近年来，量子计算的突破性进展为这个行业内的公司吸引到了了数十亿美元的投资。未来，当底层技术越来越成熟，更多量子计算领域的深科技公司开发出更多新应用，将会有更多人从量子计算提供的解决方案中获益。
