利弊

量子计算有可能在未来几年彻底改变金融、制药、人工智能和汽车等行业，从而彻底改变我们周围的世界。量子计算机的价值源于它们以概率的方式运行。通过直接使用概率计算而不是模拟它，计算机科学家已经展示了在快速搜索引擎、更准确的天气预报和精确的医疗应用方面的潜在应用。此外，量子计算机是量子计算发展的原始动力，在直接模拟量子力学方面非常有用。也许量子计算的主要吸引力在于它能更快地解决问题，这使得它很自然地适合于需要处理大量数据的应用程序(例如，航空航天物流、药物制造、分子研究或其他在原子级别使用规范过程的领域)。

然而，创造一台强大的量子计算机并不是一件容易的事情，它有很多缺点。量子计算系统对极端温度的敏感性是其主要缺点之一。为了使系统正常工作，温度必须接近绝对零度，这是一个重大的工程挑战。此外，量子比特的质量也不在它需要的位置。在给定数量的指令之后，量子比特会产生不准确的结果，而量子计算机缺乏纠正错误的方法来解决这个问题。由于制造每个量子比特所需的导线或激光器的数量，保持控制是很困难的，特别是如果有人打算制造一个百万量子比特的芯片。此外，量子计算非常昂贵:一个量子比特的价格可能高达1万美元左右。^脚注5最后，如果将标准信息系统和加密方法用于恶意目的，它们将被量子计算机的处理能力所压倒。这些计算机对量子物理原理的依赖使它们能够解密最安全的数据(例如，银行记录、政府机密和互联网/电子邮件密码)。世界各地的密码专家将需要开发加密技术，以抵御可能由量子计算机发起的攻击。

对高等教育的影响

教育界总是在寻找新的发展和繁荣的机会。许多高等教育机构已经开始了对量子计算的广泛研究，利用量子物理的独特特性来开创一个新的技术时代，包括能够进行目前不可能的计算的计算机、超安全的量子网络和奇异的新量子材料。

• 牛津大学的研究人员对量子研究很感兴趣，因为它在医疗保健、金融和安全等领域有着巨大的潜力。这所大学在世界范围内被认为是量子科学领域的先驱。牛津大学和约克大学展示了第一台可工作的纯态核磁共振量子计算机。
• 哈佛大学的研究人员已经建立了一个社区团体——哈佛量子科学与工程计划——目标是在与量子计算机及其应用相关的科学与工程领域取得重大进展。根据该小组的研究，“第二次量子革命”将在第一次量子革命的基础上扩展，第一次量子革命推动了全球通信、GPS导航等技术的发展，以及磁共振成像等医学突破。
• 马里兰大学物理系、国家标准与技术研究所和物理科学实验室的研究人员是联合量子研究所的一部分，“致力于控制和开发量子系统的目标”。
• 麻省理工学院的研究人员已经建造了一台量子计算机，并正在研究诸如量子算法和复杂性、量子信息论、测量和控制以及应用和连接等领域。
• 加州大学伯克利分校量子计算与信息中心的研究人员正在研究基础量子算法、密码学、信息论、量子控制以及量子计算机和量子器件的实验。
• 芝加哥大学量子交易所的研究人员正致力于开发理解和利用量子力学定律的新方法。CQE鼓励研究小组和伙伴机构之间的合作、联合项目和信息交流。
• 中国科学技术大学的研究人员正在探索量子光学和量子信息。主要研究领域包括量子基础、自由空间和基于光纤的量子通信、超导量子计算、超冷原子量子模拟、量子计量理论和理论相关概念。^脚注6

对高等教育的一个广泛影响是，量子计算将为未来的学生开辟新的职业生涯。此外，这项技术将能够精确地预测整个就业市场的增长以及对所有领域的熟练和知识工人的需求。在不久的将来，量子计算的力量将被释放到机器学习中。在教育领域，量子驱动的算法将对学生的学习和缺陷做出明智的决定，就像量子计算有望彻底改变医疗分类和诊断一样。此外，量子计算将推动个人学习、知识和成就的新时代。这将通过及时处理大量学生数据来实现，量子计算机可能最终拥有控制设计程序的能力，这些程序可以适应学生的独特成就和能力，并填补学生可能需要帮助的特定领域。量子计算的这些方面对于实现真正个性化学习的目标至关重要。

通过云计算可以访问世界上相对较少的物理量子计算机。这些计算机包括20+IBM量子系统一号目前在美国、德国和日本安装，计划在美国、韩国和加拿大安装更多。只要能上网，任何人都可以登录量子计算机，学习量子编程的基础知识。例如，IBM提供各种以量子为重点的教育项目，包括访问量子计算机、教学支持、暑期学校和黑客马拉松。^脚注7IBM量子教育工作者而且研究人员项目和Qubit by Qubit的《量子计算导论》是量子计算资源的两个例子，教育工作者和学生都可以访问。

这种主动行动是绝对必要的。世界各地的学院和大学需要合作，以缩小目前在量子教育方面的知识差距，并为下一代科学家和工程师做好准备。

笔记

1. 《野心2039:我们的CO₂中立之路》梅赛德斯-奔驰集团(官网)，于2022年6月3日登陆;“设想电力的新浪潮，”IBM案例研究(网站)，于2022年6月3日访问;edi Osmanbasic,“关注锂:用量子计算机制造更好的电池，”Engineering.com,2022年5月17日。回到文中的脚注1。↩
2. “埃克森美孚致力于解决复杂的能源挑战，”IBM案例研究(网站)，于2022年6月3日访问。回到文中的脚注2。↩
3. 《探索是什么将宇宙缝合在一起》IBM案例研究(网站)，于2022年6月3日访问。回到文中的脚注3。↩
4. 《量子探索改变游戏规则的电源》IBM案例研究(网站)，于2022年6月3日访问。回到文中的脚注4。↩
5. 约翰·莱维《一百万台量子比特量子计算机:超越当前的“蛮力”》SEEQC(网站，于2022年6月20日登录)。回到文中的脚注5。↩
6. 有关这些高等教育机构和世界各地其他机构的量子计算工作的更多信息，请参见马特•Swayne“12所量子计算大学和研究生项目[2022]，”量子内幕,2022年4月18日，萨彦塔尼·萨亚尔，“10所大学释放最好的量子计算研究，”分析洞察力,2022年4月15日。回到文中的脚注6。↩
7. 《量子的下一个目标是什么?无摩擦的发展,＂IBM(网站)访问了2022年6月25日。回到文中的脚注7。↩

Triniti Dungey是一个学生马歇尔大学工程与计算机科学学院．

尤瑟夫Abdelgaber是马歇尔大学工程与计算机科学学院的一名学生。

追逐Casto是马歇尔大学计算机与信息技术系的一名学生。

乔什·米尔斯是马歇尔大学网络取证与安全系的一名学生。

尤瑟夫Fazea他是马歇尔大学计算机与信息技术系的助理教授。