量子计算机

量子计算机：量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。 量子计算机的运算速度：根据理论预计，求解一个亿亿亿变量的线性方程组，利用GHz时钟频率的量子计算机将只需要10秒钟的计算时间。拥有100个光子的量子计算设备每秒钟的运算能力可高达1万亿次。详细内容参见： http://baike.baidu.com/link?url=MVla-iVQ02NZEMDaAvhV1eoKosJo_FQaf0A7tdGARyI-f9el_ZJA06nrRWzdibTMDiSdeqEg70_ciNNBW9OW6q

工作原理对比光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。靠激光束进入反射镜和透镜组成的阵列进行信息处理，以光子代替电子，光运算代替电运算。光子在光介质中传输所造成的信息畸变和失真极小，光传输、转换时能量消耗和散发热量极低，对环境条件的要求比电子计算机低得多。量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机，遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。量子计算机应用的是量子比特，可以同时处在多个状态，而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。

问题一：量子计算机有什么实际的应用意义 量子计算机中的 量子比特不仅仅可以是0 (写作) 和 1 (), 还可以是叠加的, 这种叠加究竟是怎么回事请参看量子力学. 从而量子计算机可以实现几乎是无限并行度的并行计算. 当然直接说一台量子计算机相当于无限大的并行阵列又是不正确的, 比起后者还是有些限制 问题二：量子计算机有什么实际的应用意义 量子可以在同一时间出现在2个地方。 也就是说如果你要枚举一个特别大的数，量子计算机可以在很快的时间内完成而普通计算机需要从第一个数开始枚举。这在破译密码方面有实际应用。 望采纳谢谢。 问题三：量子计算机有什么实际的应用意义 在人工智能、神经网络领域有重要的应用，量子计算机的计算能力强于普通的计算机百倍，且可以通过人工神经网络进行弱人工智能模拟开发，是实现人工智能的必经之路。且可以应用到军工、航天等高端领域，作为强大的计算核心。 此外近年来有科学家尝试研究将人类的思维上传至量子计算机中以实现人类梦寐以求的永生。但是否可行还是个未知数。我能告诉你的就这么多了，再说的话我会被FBI逮捕的。 问题四：简述量子计算机的优点。 量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。 量子计算机，早先由理乍得u30fb费曼提出，一开始是从物理现象的模拟而来的。可发现当模拟量子现象时，因为庞大的希尔伯特空间而资料量也变得庞大。一个完好的模拟所需的运算时间则变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。理乍得u30fb费曼当时就想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少，从而量子计算机的概念诞生。 量子计算机，或推而广之――量子资讯科学，在1980年代多处于理论推导等等纸上谈兵状态。一直到1994年彼得u30fb秀尔（Peter Shor）提出量子质因子分解算法后，因其对于现在通行于银行及网络等处的RSA加密算法可以破解而构成威胁之后，量子计算机变成了热门的话题，除了理论之外，也有不少学者着力于利用各种量子系统来实现量子计算机。 半导体靠控制积体电路来记录及运算资讯，量子电脑则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算资讯。 20世纪60年代至70年代，人们发现能耗会导致计算机中的芯片发热，极大地影响了芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。研究发现，能耗来源于计算过程中的不可逆操作。那么，是否计算过程必须要用不可逆操作才能完成呢？问题的答案是：所有经典计算机都可以找到一种对应的可逆计算机，而且不影响运算能力。既然计算机中的每一步操作都可以改造为可逆操作，那么在量子力学中，它就可以用一个幺正变换来表示。早期量子计算机，实际上是用量子力学语言描述的经典计算机，并没有用到量子力学的本质特性，如量子态的叠加性和相干性。在经典计算机中，基本信息单耿为比特，运算对象是各种比特序列。与此类似，在量子计算机中，基本信息单位是量子比特，运算对象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上，而且还可以处于纠缠态上。这些特殊的量子态，不仅提供了量子并行计算的可能，而且还将带来许多奇妙的性质。与经典计算机不同，量子计算机可以做任意的幺正变换，在得到输出态后，进行测量得出计算结果。因此，量子计算对经典计算作了极大的扩充，在数学形式上，经典计算可看作是一类特殊的量子计算。量子计算机对每一个叠加分量进行变换，所有这些变换同时完成，并按一定的概率幅叠加起来，给出结果，这种计算称作量子并行计算。除了进行并行计算外，量子计算机的另一重要用途是模拟量子系统，这项工作是经典计算机无法胜任的。 1994年，贝尔实验室的专家彼得u30fb秀尔（Peter Shor）证明量子电脑能做出对数运算，而且速度远胜传统电脑。这是因为量子不像半导体只能记录0与1，可以同时表示多种状态。如果把半导体比成单一乐器，量子电脑就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40位元的量子电脑，就能解开1024位元电脑花上数十年解决的问题。 [编辑本段]量子计算机的基本概念 量子计算机，顾名思义，就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。经典计算机具有如下特点： 其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即|0110110＞。所有的输入态均相互正交。对经典......>> 问题五：为什么说量子计算机可以改变一切 量子计算机可以实现计算速度进一步质的飞跃，对人类发展有极大意义 问题六：外尔费米子的发现，对于量子计算机的发展有什么意义 对称性是由于在相应的方向上或在沿着这些方向的对称镜像关系上原子结构相同，而在两个或更多的方向上，在物理和结晶学方面近似的一个晶体的性质。外尔费米子受到对称性的保护，可以用来实现高容错的拓扑量子计算。可以解决量子计算机低功耗的问题，可以集成度更高。目前的充电原理是电子流通过电线和电路进入设备，如果采用外尔费米子，它可以保证几乎不损耗能源的情况下完成高功率的计算，甚至可以实现设备的一年一充电。理论上应用前景广泛。 问题七：量子计算机是什么？ 根据量子学说可以制作出来！~但这台电脑对民不适用！~量子制作只是相对把硬件体积缩小！~电脑主要硬件就是那么几样！~就像手机缩到一个指甲那么大 结果带来的是不方便！~所以没必要！ 现在日本在利用生物电子制作生物电脑！~估计下一代的下一代可以用上！电脑几乎等于半智能 生物记忆无限大 像大脑！~寿命是人的1倍！也就是说电脑也是像生物一样有生命~相对量子电脑的实用性就没必要了！~希望能帮到你 问题八：量子计算机的基本原理是什么？ 20世纪60年代至70年代，人们发现能耗会导致计算机中的芯片发热，极大地影响了芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。研究发现，能耗来源于计算过程中的不可逆操作。那么，是否计算过程必须要用不可逆操作才能完成呢？问题的答案是：所有经典计算机都可以找到一种对应的可逆计算机，而且不影响运算能力。既然计算机中的每一步操作都可以改造为可逆操作，那么在量子力学中，它就可以用一个幺正变换来表示。早期量子计算机，实际上是用量子力学语言描述的经典计算机，并没有用到量子力学的本质特性，如量子态的叠加性和相干性。在经典计算机中，基本信息单位为比特，运算对象是各种比特序列。与此类似，在量子计算机中，基本信息单位是量子比特，运算对象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上，而且还可以处于纠缠态上。这些特殊的量子态，不仅提供了量子并行计算的可能，而且还将带来许多奇妙的性质。与经典计算机不同，量子计算机可以做任意的幺正变换，在得到输出态后，进行测量得出计算结果。因此，量子计算对经典计算作了极大的扩充，在数学形式上，经典计算可看作是一类特殊的量子计算。量子计算机对每一个叠加分量进行变换，所有这些变换同时完成，并按一定的概率幅叠加起来，给出结果，这种计算称作量子并行计算。除了进行并行计算外，量子计算机的另一重要用途是模拟量子系统，这项工作是经典计算机无法胜任的。 无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。遗憾的是，在实际系统中量子相干性很难保持。在量子计算机中，量子比特不是一个孤立的系统，它会与外部环境发生相互作用，导致量子相干性的衰减，即消相干。因此，要使量子计算成为现实，一个核心问题就是克服消相干。而量子编码是迄今发现的克服消相干最有效的方法。主要的几种量子编码方案是：量子纠错码、量子避错码和量子防错码。量子纠错码是经典纠错码的类比，是目前研究的最多的一类编码，其优点为适用范围广，缺点是效率不高。 迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是，世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。现在还很难说哪一种方案更有前景，只是量子点方案和超导约瑟夫森结方案更适合集成化和小型化。将来也许现有的方案都派不上用场，最后脱颖而出的是一种全新的设计，而这种新设计又是以某种新材料为基础，就像半导体材料对于电子计算机一样。研究量子计算机的目的不是要用它来取代现有的计算机。量子计算机使计算的概念焕然一新，这是量子计算机与其他计算机如光计算机和生物计算机等的不同之处。量子计算机的作用远不止是解决一些经典计算机无法解决的问题。摘自《科技日报 问题九：为什么说量子计算机尚无实际用途 有用途啊！美国已经在用量子计算机进行气象预测推断了。在云计算里面也很有用，要不马云这么积极干这事呢！ 问题十：可控核聚变和量子计算机哪一个对人类的战略意义更大 鱼戏莲叶间,鱼戏莲叶东,

2017年世界上首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机，在光量子计算机领域，中国科学技术大学潘建伟院士、陆朝阳教授领导的团队，研制出一种操控5个粒子，即5个光量子比特的光量子计算原型机。在完成玻色取样任务时，它的速度不仅比国际同行之前所有类似实验的最高纪录加快至少24000倍，同时，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机ENIAC和第一台晶体管计算机TRADIC的运行速度快10倍—100倍。主要部分光量子计算机包含3个主要部分，第一部分是单光子源，在零下269摄氏度的低温中，这个设备通过激光激发量子点，每次产生一个高品质的单光子，是国际上最高品质和最高效率的单光子源，目前我们搭建的这个设备是国际上综合性能最优的，产生的单光子品质比国际第二名要高10到100倍，陆朝阳自豪地说。第二部分是超低损耗光量子线路，单光子通过开关分成5路，通过光纤导入主体设备光学量子网络，第三部分是单光子探测器，探测矩阵中得到的量子计算结果。

是的，量子计算机相比普通的计算机除了运行体系与运算速度的不同，本质上面仍然是计算机。

生物的思考就是一种微电流的桥接和短路。。这也说是智慧的火花。当然碰到计算机估计是烧了。。。思考方法完全不一样。计算机还是以大数据为基础。靠这些分析和预判结果。。。所以有些时候计算机只不过是把一些事情和案例重新演绎出来而已。并不是思考。。。能区分这些也就知道了。本质属性上面的不一样。

本质还是用的二进制

去年，谷歌首次在实验中证明了量子计算机对于传统架构计算机的优越性。也引起了大众对量子计算机的关注。但是量子计算机是否真的可以替代传统计算机吗？这要从量子计算机的原理说起。 传统计算机的二进制数据表示是确定的。比如：三极管在数字电路里就只有两种状态——是否导通。但是量子计算机却不是可以确定在哪种状态。量子可以有两种状态：上旋和下旋。但是在未被观察之前，量子可以同时处于两种状态。所以两种位（Qubit）表示为 α|0> + β|1>，其中α和β表示的是振幅（amplitude）。其中，|0>和|1>可以用向量表示： 量子计算的具体物理原理请移步： 《量子计算机是如何工作的》 这时我们知道了一位量子位需要两个振幅来表示未被观测前的状态。由此推导2位量子位表示为 C0|00> + C1|01> + C2|10> + C3|11>，n位量子位需要2的n次方个振幅来表示。 而对量子位进行门操作（类比于传统计算机中数字电路的门操作），是通过改变这两个振幅来实现的。下面就是量子计算机的门操作列表（ 不全面）： 右边的矩阵是对量子位运算的基本单位。以非门（Pauli-X）举例：非门是对单个量子位进行操作的，具体是将α和β交换，变为β|0>+α|1>。 现在量子计算机还不成熟，大多数关于量子计算机的算法是通过传统计算机模拟出来的。 QuEST 就是一个支持多线程，分布式运算和GPU加速的量子计算模拟库。在《Quest and High performance simulation of Quantum Computers》论文中写了QuEST的优势与不足。有兴趣的可以看看。 了解单个门运算是如何进行的。那么多个门运算是怎样的呢？ 两个门运算的并行运算： 两个门的串行运算： 现在大概了解了量子计算原理，但是如果要使用量子计算帮助你完成某个算法的话，你需要设计出计算完之后，量子位状态时确定的，比如为|0>或者|1>（即α为0或β为0）才可以测量，也才有意义。 所以根据 《量子计算机是如何工作的》 中教授的说法，量子计算机只是在某些需要并行的算法上会比传统计算机更快，比如在破解密码上。但是如果你只是需要上网、写文章等，传统计算机更有优势。所以量子计算机不会在未来成为传统计算机的替代品，而是作为一种计算辅助。 如果有不正确的地方，欢迎指正和讨论！

有关于量子计算机具有什么能力的问题，详细介绍如下:一、量子计算机能力：有关于量子计算机具有什么计算能力的问题，答案是量子计算机具有超前计算能力，量子计算机与传统计算机的最大区别在于它能够利用量子位的叠加态和纠缠态进行计算。传统计算机在处理问题时需要将问题分解为若干个小的计算单元，然后逐步计算求解，而量子计算机可以利用量子位的叠加态和纠缠态进行并行计算，从而在某些问题上具有比传统计算机更快的计算速度。二、超前计算能力表现：量子计算机可以利用量子位的叠加态同时处理多个问题，与传统计算机的串行处理方式相比，它可以在某些问题上实现指数级别的加速。量子计算机可以利用量子纠缠态对复杂问题进行高度并行的处理，从而在某些问题上具有比传统计算机更快的计算速度。量子计算机可以利用量子纠缠态实现量子信息的远程传输，从而在量子通信领域中实现安全高效的信息传输。三、量子计算机介绍：量子计算机是一种基于量子力学原理的计算机，它与传统计算机的最大区别在于它使用的不是比特而是量子位，比特是传统计算机中的信息单位，它只能表示0或1两种状态，而量子位可以同时表示0和1两种状态，这种状态被称为叠加态。量子计算机的另一个重要特点是量子纠缠，两个或多个量子位之间可以相互纠缠，它们的状态是高度相关的，无论它们之间的距离有多远，只要其中一个量子位的状态发生改变，其他量子位的状态也会随之改变，这种特性被称为量子态的远程传输。量子计算机对于研制新的药物也有着极大的优势，量子计算机能描绘出万亿计的分子组成，并且选择出其中最有可能的方法，这将提高人们发明新型药物的速度，并且能够更个性化的对于药理进行分析。

我第一次对量子计算产生印象是在1995年，虽然之前知道量子计算和量子计算机的概念，但都不如那次印象深刻。那个时候我在中科院计算所CAD开放实验室担任副主任。在接待中科院一位领导的过程中，他在观看了我们的科研成果后说道，你们如果能够将精力投入到量子计算领域就好了，这个领域目前看很艰难，但从国家角度看急需开展研究。时至今日，我除了对这件事印象深刻之外，还对这位领导的眼光、视野深感佩服。 由于我从事的是CAD、图形学、可视化方面的研发工作，偏软件、偏应用，和量子计算差异很大，个人和实验室在量子计算方面也缺乏基础，再加上后来把主要精力投入到了流程工业软件上，此事当时也只能作罢。 时隔数年，再次关注量子计算，一是因为国内在量子计算、量子计算机和量子通信等方面取得了进展；另一个原因是2017年到美国时，发现参加图灵奖颁奖典礼的很多科学家都在做量子计算。另外有一次在过美国海关时，被海关人员问到了量子计算的一些事情，这个经历令我印象深刻。在此之后，作为计算领域的专业人士，我对量子计算就无法再持忽视态度了。 由于我对量子计算、量子计算机、量子通信尚属外行，为了理解这些概念，我主动查阅了一些文献资料，对于量子、量子计算、量子计算机、量子通信等概念和原理做了了解，这样相对于对量子计算感兴趣的非专业人士来讲，我比他们确实更了解一些，但在该领域的专业从业人士看来，我依然是一个外行。以我这个状态，今天也是“斗胆”就量子计算进展做一些议论，其目的是为了引起 社会 思考，有助于量子计算等 科技 的发展，同时也是为了让读者了解CCF的CNCC上即将举办的“后量子霸权阶段的量子计算”技术论坛。由于我相对外行，肯定有很多描述不当之处，还请读者批评指正，如果要听真正的专家讲解，还是可以到CNCC去听讲、提问或参与讨论，该技术论坛的相关信息请访问CNCC网站（cncc.ccf.org.cn）。 为了了解后面的内容，首先要弄清楚什么是量子。量子（quantum）是现代物理的重要概念，即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，该最小基本单位被称为量子。量子一词最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出，经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人不断完善，在20世纪的上半叶，建立了完整的量子力学理论体系。量子力学原理存在很多和经典物理原理不同的地方，如能量不连续、波粒二象性、不可测（薛定谔猫原理）、量子纠缠等，因篇幅所限，这些概念不在本文中叙述，读者可以通过查阅文献来了解。 要注意的是，量子体系有很多种，目前领域内普遍关注的量子计算实现方式有超冷原子、离子阱、光子、超导量子比特、半导体量子点、拓扑量子计算、N-V色心等，读者有时间也可以自行了解其具体含义。 量子通信利用了量子的基本特性（主要是量子纠缠）进行安全通信，主要分为量子密钥分发和量子态隐形传输两种方式。量子密钥分发可以建立安全的通信密码，实现一次一密的加密传输，有极高的安全性。量子密钥分发技术再辅以光开关等技术，还可以实现量子密钥分发网络，实现大规模应用。量子态隐形传输是基于量子纠缠态的分发与量子联合测量，实现信息传输，可以实现任意远距离的量子密钥分发。目前从报道看，中国的量子通信技术有很大进展，但由于很难看到具体的技术资料，源于报道只言片语的相关信息，很难推断出大众关心的产业化应用时间表。 量子计算范围比较广，泛指使用量子力学原理进行计算的所有技术，其中除了量子计算机之外，还有在传统计算机上的模拟量子计算，以及量子计算模拟芯片等。目前量子计算研究进展很快，但量子计算的真正突破取决于真正的量子计算机的进展，尤其是量子存储和计算器件（注意，这里没有使用芯片，因为量子器件和传统的芯片是完全不同的概念）。因为量子计算机可以实现存储容量的指数级增长，同时具有天然的并行计算能力，它可以极大提升存储能力和计算能力。 为了弄清楚量子计算、量子计算机的进展， 2020年3月，CCF YOCSEF举办了一个思辨式的技术论坛，论坛题目是“ 量子计算机离我们还有多远？”。这场论坛吸引了2000多名观众在线参与，是一次不错的科学普及和对量子计算机发展的思辨活动。在这个技术论坛上，我了解到，量子计算一 直受到各国政府、大型企业及科学家的重视，政府和大型企业已经投入了大量资金。且有报道称，预计未来5年量子计算机的性能每年都将提高10倍，这意味着到2025年量子计算机的速度将比现在提高10万倍。但同时对量子计算机的进展，业界也存在不同的声音，如2019年法国蒙彼利埃学院理论物理学家Michel Dyakonov就在IEEE Spectrum发表文章，认为在可预见的将来看不到有用的量子计算机；美国俄克拉荷马州立大学的知名教授Subhash Kak也持类似观点。该论坛的组织者梳理了国内外量子计算方面的研究，将研究内容分为三个类别进行分析：量子计算机、模拟量子计算机、传统计算机上实现的量子算法或量子软件，发现学界争议的核心点是在量子计算机方面，而对于后两个类别的研究内容，学者之间几乎没有争议。为此将该论坛焦点定位在“量子计算机”领域，希望能够拨开笼罩在量子计算机上的迷雾。论坛覆盖基本原理、基本进展、工程化、产业化等方面内容，形成的共识是广泛商用的通用量子计算机还需要等待10年以上，甚至可能要等30年。从后来的报道看，该论坛确实让参会者了解了量子计算机的相关概念和原理，并对量子计算机的研究进展有了一定的认知，我遇到的参会者也基本上都表示很有收获。 一次论坛不能让人了解全部，也无法解决所有问题，CCF之前已经安排了很多量子计算的研讨、思辨活动，后续还将安排不同深度、不同广度的活动。本文要推荐的是即将在CNCC2020上举办的一个技术论坛“后量子霸权阶段的量子计算”。本次论坛由中科院计算所孙晓明和张家琳副研究员主导策划，邀请了 范桁（ 中科院物理所研究员，固态量子信息与计算实验室主任，报告题目为超导量子计算与量子模拟）、 孙麓岩（ 清华大学交叉信息研究院，报告题目为量子纠错）、 尹璋琦（ 北京理工大学物理学院量子技术研究中心教授，报告题目为云端量子计算）、 张家琳（ 中科院计算所副研究员，报告题目为量子电路深度优化）等，内容很具体，适合计算领域专业人士参与。这些专家在量子计算领域比我专业得多，如果能和他们当面交流，相信会有更大收获。论坛具体安排在10月24日下午13:30~15:30，如果有兴趣观看他们的报告，并和这些专家交流，可通过CNCC网站(cncc.ccf.org.cn)报名参与。

量子计算机具有并行计算能力、快速算法和优化问题、全局量子通信和安全性能力远超经典计算机。1、并行计算能力。量子计算机利用量子叠加和量子纠缠的特性，可以同时处理多个计算任务。经典计算机在处理多个任务时需要逐个进行，而量子计算机可以在同一时间内对多个可能结果进行并行计算。这使得量子计算机在解决某些复杂问题时能够大大提高计算速度和效率。2、快速算法和优化问题。量子计算机能够利用特殊的量子算法，例如Shor算法和Grover算法等，解决一些经典计算机难以高效解决的问题。比如，Shor算法可以在多项式时间内分解大整数，这在RSA加密算法中具有重大意义。3、全局量子通信和安全性。量子计算机还具有全局量子通信和量子加密的优势。利用量子纠缠的特性，量子通信可以实现完全安全的消息传递，即使被中间人窃听也无法破解消息内容。这种安全性是经典计算机无法提供的，对于一些敏感数据和保密通信具有重要意义。量子计算机与经典计算机的区别：1、计算原理。量子计算机基于量子力学的原理进行计算，利用量子比特（qubit）的叠加态和纠缠态来表达和处理信息。超经典计算机则是指利用传统的经典计算机以外的物理原理来进行计算，例如光量子计算机、量子模拟计算机等。2、计算速度。量子计算机的并行计算能力远超过经典计算机。由于量子计算机的量子比特可以同时处于多个状态，并且可以通过量子纠缠相互影响，因此在某些特定的问题上，量子计算机可以以指数级的速度加速计算过程。而超经典计算机并不一定具备类似的并行计算能力。3、可行性和应用范围。目前来看，超经典计算机的可行性和实用性还存在一些挑战和限制。虽然已有一些超经典计算机的理论和模型提出，但实际的实现和应用仍面临技术、工程和经济等多方面的问题。然而，量子计算机已经在某些领域取得重要的进展，例如量子模拟、量子化学、密码学等。

量子计算机会如何改变世界？他曾任通河县委办副科级秘书，通河县委办副主任、主任，通河县委常委、宣传部部长，双城市委常委、组织部部长，双城市委副书记、市长等职。“但是兴奋之余，定下心来，仔细一想：芯片做出来了，没有用，锁在抽屉中，得了奖，又怎样？它只是一张纸。”黄令仪心中始终不甘。

一、生物计算机。优点：1、体积小,功效高。生物计算机的面积上可容纳数亿个电路,比目前的电子计算机提高了上百倍。同时，生物计算机，已经不再具有计算机的形状，可以隐藏在桌角、墙壁或地板等地方，同时发热和电磁干扰都大大降低。2、生物计算机的芯片永久性与可靠性。生物计算机具有永久性和很高的可靠性。若能使生物本身的修复机制得到发挥，则即使芯片出了故障也能自我修复。（这是生物计算机极其诱人的潜在优势）蛋白质分子可以自我组合，能够新生出微型电路，具有活性，因此生物计算机拥有生物特性。生物计算机不再像电子计算机那样，芯片损坏后无法自动修复，生物计算机能够发挥生物调节机能，自动修复受损芯片。3、生物计算机的存储与并行处理。生物计算机在存储方面与传统电子学计算机相比具有巨大优势。一克DNA存储信息量可与一万亿张CD相当，存储密度是通常使用磁盘存储器的1000亿到10000亿倍。生物计算机还具有超强的并行处理能力，通过一个狭小区域的生物化学反应可以实现逻辑运算，数百亿个DNA分子构成大批DNA计算机并行操作。4、发热与信号干扰。生物计算机的元件是由有机分子组成的生物化学元件，它们是利用化学反应工作的，所以；只需要很少的能量就可以工作了。因此，不会像电子计算机那样，工作一段时间后，机体会发热，而生物计算机的电路间也没有信号干扰。5、数据错误率。DNA链的另一个重要性质是双螺旋结构，A碱基与T碱基、C碱基与G碱基形成碱基对。每个DNA序列有一个互补序列。这种互补性是生物计算机具备独特优势。如果错误发生在DNA某一双螺旋序列中，修改酶能够参考互补序列对错误进行修复。缺点：1、生物计算机从中提取信息困难。一种生物计算机24小时就完成了人类迄今全部的计算量，但从中提取一个信息却花费了1周。这也是目前生物计算机没有普及的最主要原因。二、量子计算机。优点：1、量子计算机拥有强大的量子信息处理能力，对于目前多变的信息，能够从中提取有效的信息进行加工处理使之成为新的有用的信息。运用这种方式能准确预测天气状况，目前计算机预测的天气状况的准确率达75%，但是运用量子计算机进行预测，准确率能进一步上升，更加方便人们的出行。2、量子计算机由于具有不可克隆的量子原理这些问题不会存在，在用户使用量子计算机时能够放心地上网，不用害怕个人信息泄露。3、量子计算机拥有强大的计算能力，能够同时分析大量不同的数据，所以在金融方面能够准确分析金融走势，在避免金融危机方面起到很大的作用；4、在生物化学的研究方面也能够发挥很大的作用，可以模拟新的药物的成分，更加精确地研制药物和化学用品，这样就能够保证药物的成本和药物的药性。缺点：1、量子消相干。量子计算的相干性是量子并行运算的精髓，但在实际情况下，量子比特会受到外界环境的作用与影响，从而产生量子纠缠。量子相干性极易受到量子纠缠的干扰，导致量子相干性降低，也就是所谓的消相干现象。2、量子纠缠。量子作为最小的颗粒，遵守量子纠缠规律。即使在空间上，量子之间可能是分开的，但是量子间的相互影响是无法避免的。3、量子并行计算。量子计算机独特的并行计算是经典计算机无法比拟的重要的一点。同样是一个n位的存储器，经典计算机存储的结果只有一个。4、量子不可克隆。量子不可克隆性，是指任何未知的量子态不存在复制的过程，既然要保持量子态不变，则不存在量子的测量，也就无法实现复制。对于量子计算机来说，无法实现经典计算机的纠错应用以及复制功能。参考资料来源：百度百科-生物计算机参考资料来源：百度百科-量子计算机

问题一：量子计算机有多强大 普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行，称为“比特”（bit）。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特（qubit）上运算，可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子，它像陀螺一样旋转，于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。常识告诉我们：原子的旋转可能向上也可能向下，但不可能同时都进行。但在量子的奇异世界中，原子被描述为两种状态的总和，一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。在量子的奇妙世界中，每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。 实际运用 D-Wave 量子计算机-首台商用量子计算机在2007年，加拿大计算机公司D-Wave展示了全球首台量子计算机“Orion（猎户座）”，它利用了量子退火效应来实现量子计算。该公司此后在2011年推出具有128个量子位的D-Wave One型量子计算机并在2013年宣称NASA与谷歌公司共同预定了一台具有512个量子位的D-Wave Two量子计算机。 NSA加密破解计划 2014年1月3日，美国国家安全局（NSA）正在研发一款用于破解加密技术的量子计算机，希望破解几乎所有类型的加密技术。投入巨资 投入4.8亿进行“渗透硬目标” 首台编程通用量子计算机 2009年11月15日，世界首台可编程的通用量子计算机正式在美国诞生。不过根据初步的测试程序显示，该计算机还存在部分难题需要进一步解决和改善。科学家们认为，可编程量子计算机距离实际应用已为期不远。 单原子量子信息存储首次实现 2013年5月，德国马克斯普朗克量子光学研究所的科学家格哈德u30fb瑞普领导的科研小组，首次成功地实现了用单原子存储量子信息――将单个光子的量子状态写入一个铷原子中，经过180微秒后将其读出。最新突破有望助力科学家设计出功能强大的量子计算机，并让其远距离联网构建“量子网络”。 首次实现线性方程组量子算法 2013年6月8日，由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组，在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。该研究成果发表在6月7日出版的《物理评论快报》上。 迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是，世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。 问题二：中国的光量子计算机真的很强大吗 5月3日，科技界迎来了一个振奋人心的消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生！这标志着我国的量子计算机研究领域已迈入世界一流水平行列。据悉，该光量子计算机是由中科大、中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、浙江大学、中科院物理所等协同完成参与研发的，是货真价实的“中国造”。量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。如果将传统计算机比作自行车，量子计算机就好比飞机。使用亿亿次的“天河二号”超级计算机求解一个亿亿亿变量的方程组，所需时间为100年。而使用一台万亿次的量子计算机求解同一个方程组，仅需0.01秒 问题三：“量子计算机”到底有多强 电子计算机是基于01变化，量子计算机是基于原子自旋方向的8个态变化，并行运算速度大增。三个原子就能相当于64位运算，四个就是128位，50个呢？不得了了啊！不过目前需要在超导环境下进行，耗能也是巨大的，慢慢等改进吧！ 问题四：量子计算机到底有多厉害 首先，我们要明白，量子计算机是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置。不同於电子计算机，量子计算用来存储资料的对象是量子位元，它使用量子演算法来进行资料操作。马约拉纳费米子反粒子就是自己本身的属性，或许是令量子计算机的制造变成现实的一个关键。 量子电脑分别对传统电脑的限制作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统，量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的正变换。量子特性在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限。 它与传统计算机的区别，因为传统计算机随着处理数据位数的增加所面临的困难线形增加，要分解一个129位的数字需要1600台超级计算机联网工作8个月，而要分解一个140位的数字所需的时间将是几百年。但是利用一台量子计算机，在几秒内就可得到结果，其运算能力相当于1000亿个奔腾处理器。足以知道其巨大的威力了吧！ 问题五：超弦计算机比量子计算机和生物计算机强多少 超弦计算机比量子计算机和生物计算机强多少 量子计算机的特点为: 量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交； 量子计算机中的变换为所有可能的么正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。 由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算机的输出结果。这种计算称为量子并行计算。 无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。遗憾的是，在实际系统中量子相干性很难保持。在量子计算机中，量子比特不是一个孤立的系统，它会与外部环境发生相互作用，导致量子相干性的衰减，即消相干（也称“退相干”）。因此，要使量子计算成为现实，一个核心问题就是克服消相干。而量子编码是迄今发现的克服消相干最有效的方法。主要的几种量子编码方案是：量子纠错码、量子避错码和量子防错码。量子纠错码是经典纠错码的类比，是目前研究的最多的一类编码，其优点为适用范围广，缺点是效率不高。 迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是，世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。现在还很难说哪一种方案更有前景，只是量子点方案和超导约瑟夫森结方案更适合集成化和小型化。将来也许现有的方案都派不上用场，最后脱颖而出的是一种全新的设计，而这种新设计又是以某种新材料为基础，就像半导体材料对于电子计算机一样。研究量子计算机的目的不是要用它来取代现有的计算机。量子计算机使计算的概念焕然一新，这是量子计算机与其他计算机如光计算机和生物计算机等的不同之处。量子计算机的作用远不止是解决一些经典计算机无法解决的问题。 量子计算机是通过量子分裂式、量子修补式来进行一系列的大规模高精确度的运算的。其浮点运算性能是普通家用电脑的CPU所无法比拟的，量子计算机大规模运算的方式其实就类似于普通电脑的批处理程序，其运算方式简单来说就是通过大量的量子分裂，再进行高速的量子修补，但是其精确度和速度也是普通电脑望尘莫及的，因此造价相当惊人。目前唯一一台量子计算机仍在微软的硅谷老家中，尚在试验阶段，离投入使用还会有一段时间。量子计算机当然不是给我们用来玩电子游戏的，因为这好比拿激光切割机去切纸，其主要用途是例如象测量星体精确坐标、快速计算不规则立体图形体积、精确控制机器人或人工智能等需要大规模、高精度的高速浮点运算的工作。在运行这一系列高难度运算的背后，是可怕的能量消耗、不怎么长的使用寿命和恐怖的热量。 假设1吨铀235通过核发电机1天能提供7000万瓦伏电量，但这些电量在短短的10天就会被消耗殆尽，这是最保守的估计；如果一台量子计算机一天工作4小时左右，那么它的寿命将只有可怜的2年，如果工作6小时以上，恐怕连1年都不行，这也是最保守的估计；假定量子计算机每小时有70摄氏度，那么2小时内机箱将达到200度，6小时恐怕散热装置都要被融化了，这还是最保守的估计！ 问题六：量子计算机到底有多强，咱先弄明白了它的 量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。 量子计算机最大的优势在于大幅缩短提取用户所需信息的时间，它可以在几天内解决传统计算机会花费数百万年才能处理的数据，因此未来的应用前景十分令人神往。 问题七：百度德尔塔：中国世界首台量子计算机，到底有多厉害 不知道。注意了，农业银行首页他们能瞬间监控，除了美国没有别人，可怕，他这是在制造混乱，违法。 量子计算机这玩意能搞定吗？ 问题八：中国首台量子计算机有望问世，量子计算机有多强大 如果真的研制成功，那么所有的密码就都会被破解，原来的密码都是基于破解复杂性比较高 问题九：量子计算机与光子计算机生物计算机哪个更强大更有前途 量子计算机全世界有一些，但是由于能耗大，工作时温度高，需要降温设备，而且一台量子计算机的寿命不到一年。所以还在实验室中。就算研制成功了，也只有国家用的起，不可能像家用电脑一样流行。 量子计算机是所有计算机中计算速度最快的，是现在电脑的1万倍以上，甚至跟高。用量子计算机可以破解任何现在计算机中的密码，包括银行密码！ 美国贝尔实验室宣布研制出世界上第一台光子计算机 分子计算级能和人脑连接，在医学方面应用最广，美国医学界已经用分子计算机做过假肢与人脑的连接试验，效果显著。 各种计算机都非常高级，量子计算机运行快，分子计算机可以和人脑互通。光子计算机虽然比量子计算机慢，但是由于运行环境要求较低，所以比较实用。 目前，能够代替电子计算机的就只有光子计算机了。 问题十：谁能讲讲量子计算机怎么厉害了，通俗点讲 要了解量子计算机，首先了解两个概念。 1。什么是量子理论 2。现有计算机的基础原理 （1）：量子理论：通俗的说，就是将一切物质，都微观细分到不能再细的程度。在这个程度下来认识世界，其中的规律的总结就是量子理论。（较复杂，不可测量，迄今为止量子论还未完善） 量子计算机，就是要模拟这种超微观的量子的运动。来进行计算。因为量子理论尚未完善，所以目前还没有真正意义上的量子计算机。 （2）：计算机是通过电路的“通电”和“断电”来进行计算的。也就是所谓的0和1。其实咱们在电脑前每一个指令，都被转换为最基本的“有电”和“没电”被CPU进行计算。 综上。量子计算机就是以量子理论为基础，量子并不像电路只分0,1（有电，没电），量子可以有多种状态。这样一来，计算速度就将大幅提高。 为什么能提高呢？简单举例：现有计算机的0,1计算方式，就像是人在地上划线，有一头牛就画1条线，有2头牛就画2条线，有100头牛就要画100条线，卖掉16头，就要擦掉16条线，问剩多少头牛，就要从新数一遍看有多少条线。(有电就是一条线“1”，没电就是没有线“0”) 而量子计算机就像是掌握了 *** 数字一样0~9.100头牛只需要在地上写“100”就行了，96头牛就在地上写“96”就行了。 所以你想啊，这对计算机来说，简直就是从原始社会步入文明社会了。那对人类来说，更是意义无限啊 以上。。希望能理解。

新华社合肥12月4日电题：里程碑式突破！——潘建伟团队解说“九章”量子计算机 在一个特定赛道上，200秒的“量子算力”，相当于目前“最强超算”6亿年的计算能力！12月4日，《科学》杂志公布了中国“九章”的重大突破。 这台由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机，推动全球量子计算的前沿研究达到一个新高度。尽管距离实际应用仍有漫漫长路，但成功实现了“量子计算优越性”的里程碑式突破。 （小标题）算力新高度 技术三优势 “量子优越性”——横亘在量子计算研究之路上的第一道难关。 这是一个科学术语：作为新生事物的量子计算机，一旦在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机，就证明了量子计算机的优越性，跨过了未来多方面超越传统计算机的门槛。 去年9月，美国谷歌公司宣布研制出53个量子比特的计算机“悬铃木”，对一个数学问题的计算只需200秒，而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需要2天，因此他们在全球首次实现了“量子优越性”。 近期，中科大潘建伟团队与中科院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”。 “取名‘九章"，是为了纪念中国古代著名数学专著《九章算术》。”潘建伟说。 实验显示，“九章”对经典数学算法高斯玻色取样的计算速度，比目前世界最快的超算“富岳”快一百万亿倍，从而在全球第二个实现了“量子优越性”。 高斯玻色取样是一个计算概率分布的算法，可用于编码和求解多种问题。当求解5000万个样本的高斯玻色取样问题时，“九章”需200秒，而目前世界上最快的超级计算机“富岳”需6亿年；当求解100亿个样本时，“九章”需10小时，“富岳”需1200亿年。 潘建伟团队表示，相比“悬铃木”，“九章”有三大优势：一是速度更快。虽然算的不是同一个数学问题，但与最快的超算等效比较，“九章”比“悬铃木”快100亿倍。二是环境适应性。“悬铃木”需要零下273.12摄氏度的运行环境，而“九章”除了探测部分需要零下269.12摄氏度的环境外，其他部分可以在室温下运行。三是弥补了技术漏洞。“悬铃木”只有在小样本的情况下快于超算，“九章”在小样本和大样本上均快于超算。 “打个比方，就是谷歌的机器短跑可以跑赢超算，长跑跑不赢；我们的机器短跑和长跑都能跑赢。”他们说。 （小标题）20年努力攻克三大技术难关 对于“九章”的突破，《科学》杂志审稿人评价这是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。 多位国际知名专家也给予高度评价。“这是量子领域的重大突破，朝着研制比传统计算机更有优势的量子设备迈出一大步！我相信成果背后付出了巨大的努力。”德国马克斯·普朗克研究所所长伊格纳西奥·西拉克说。 美国麻省理工学院教授德克·英格伦认为，这是“一项了不起的成就”“一个划时代的成果”。 加拿大卡尔加里大学量子研究所所长巴里·桑德斯说，毫无疑问，这个实验结果远远超出了传统机器的模拟能力。 据了解，潘建伟团队这次突破历经了20年努力，从2001年开始组建实验室，他们曾多次刷新量子纠缠数量的世界纪录。“九章”的突破，主要攻克了三大技术难关：高品质量子光源、高精度锁相技术、规模化干涉技术。 其中的高品质量子光源，是目前国际上唯一同时具备高效率、高全同性、高亮度和大规模扩展能力的量子光源。“比如说，我们每次喝下一口水很容易，但要每次喝下一个水分子非常困难。”中科大教授陆朝阳说，高品质光源要保证每次只“放出”1个光子，且每个光子要一模一样，这是巨大挑战。同时，锁相精度要控制在10的负9次方以内，相当于传输一百公里距离，偏差不能超过一根头发丝的直径。 此外，为了核验“九章”算得“准不准”，他们用超算同步验证。“10个、20个光子的时候，结果都能对得上，到40个光子的时候超算就比较吃力了，而‘九章"一直算到了76个光子。”陆朝阳说，另一方面，超算的耗电量太大，计算40个光子时需要电费200万元，41个光子需要400万元，42个光子需要800万元，推算下去将是天文数字。 （小标题）“算力革命”跃马人类未来 当前，量子计算已成为全球各国竞相角逐的焦点。比如近期，欧盟宣布拟投资80亿欧元，研究量子计算等新一代算力技术。 “量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。”潘建伟说。 据了解，国际主流观点认为，量子计算机的发展将有三个阶段： 第一阶段，研制50个到100个量子比特的专用量子计算机，实现“量子优越性”里程碑式突破。 第二阶段，研制可操纵数百个量子比特的量子模拟机，解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题，比如量子化学、新材料设计、优化算法等。 第三阶段，大幅提高量子比特的操纵精度、集成数量和容错能力，研制可编程的通用量子计算原型机。 目前，“九章”还处在第一阶段，但在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用价值。 潘建伟团队表示，“量子优越性”实验并非一蹴而就的工作，而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争，但最终量子计算机会产生传统计算机无法企及的算力。下一步，他们将在光子、超导、冷原子等多条技术线路上推进研究。

量子计算机在1980年代多处于理论推导状态。1994年彼得·秀尔（PeterShor）提出量子质因子分解算法后，因其对于通行于银行及网络等处的RSA加密算法可以破解而构成威胁之后，量子计算机变成了热门的话题，除了理论之外，也有不少学者着力于利用各种量子系统来实现量子计算机。半导体靠控制集成电路来记录及运算信息，量子计算机则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算信息。 1994年，贝尔实验室的专家彼得·秀尔（PeterShor）证明量子计算机能做出离散对数运算[11]，而且速度远胜传统计算机。因为量子不像半导体只能记录0与1，可以同时表示多种状态。如果把半导体比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40比特的量子计算机，就能在很短时间内解开1024位计算机花上数十年解决的问题。 量子计算机，顾名思义，就是实现量子计算的机器。是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。不同于电子计算机（或称传统电脑），量子计算用来存储数据的对象是量子比特，它使用量子算法来进行数据操作。要说清楚量子计算，首先看经典计算机。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。1.其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是：其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即|0110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态：C1|0110110>+C2|1001001>。2.经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。相应于经典计算机的以上两个限制，量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特（qubits）），量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的幺正变换。1.量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交；2量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，量子并行计算。无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。遗憾的是，在实际系统中量子相干性很难保持。在量子计算机中，量子比特不是一个孤立的系统，它会与外部环境发生相互作用，导致量子相干性的衰减，即消相干（也称“退相干”）。因此，要使量子计算成为现实，一个核心问题就是克服消相干。而量子编码是迄今发现的克服消相干最有效的方法。主要的几种量子编码方案是：量子纠错码、量子避错码和量子防错码。量子纠错码是经典纠错码的类比，是目前研究的最多的一类编码，其优点为适用范围广，缺点是效率不高。正如大多数人所了解的，量子计算机在密码破解上有着巨大潜力。当今主流的非对称（公钥）加密算法，如RSA加密算法，大多数都是基于于大整数的因式分解或者有限域上的离散指数的计算这两个数学难题。他们的破解难度也就依赖于解决这些问题的效率。传统计算机上，要求解这两个数学难题，花费时间为指数时间（即破解时间随着公钥长度的增长以指数级增长），这在实际应用中是无法接受的。而为量子计算机量身定做的秀尔算法可以在多项式时间内（即破解时间随着公钥长度的增长以k次方的速度增长，其中k为与公钥长度无关的常数）进行整数因式分解或者离散对数计算，从而为RSA、离散对数加密算法的破解提供可能。但其它不是基于这两个数学问题的公钥加密算法，比如椭圆曲线加密算法，量子计算机还无法进行有效破解。针对对称（私钥）加密，如AES加密算法，只能进行暴力破解，而传统计算机的破解时间为指数时间，更准确地说，是，其中为密钥的长度。而量子计算机可以利用Grover算法进行更优化的暴力破解，其效率为，也就是说，量子计算机暴力破解AES-256加密的效率跟传统计算机暴力破解AES-128是一样的。更广泛而言，Grover算法是一种量子数据库搜索算法，相比传统的算法，达到同样的效果，它的请求次数要少得多。对称加密算法的暴力破解仅仅是Grover算法的其中一个应用。在利用EPR对进行量子通讯的实验中科学家发现，只有拥有EPR对的双方才可能完成量子信息的传递，任何第三方的窃听者都不能获得完全的量子信息，正所谓解铃还需系铃人，这样实现的量子通讯才是真正不会被破解的保密通讯。此外量子计算机还可以用来做量子系统的模拟，人们一旦有了量子模拟计算机，就无需求解薛定谔方程或者采用蒙特卡罗方法在经典计算机上做数值计算，便可精确地研究量子体系的特征。

量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。经典计算机：要说清楚量子计算，首先看经典计算机。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。1.其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是：其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即|0110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态：C1|0110110 >+ C2|1001001>。2.经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。量子计算机：量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特（qubits）），量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的幺正变换。1.量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交；2量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，量子并行计算。

超快的并行计算。“量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。量子计算机拥有强大的量子信息处理能力，对于海量的信息，能够从中提取有效的信息进行加工处理使之成为新的有用的信息。量子信息的处理先需要对量子计算机进行储存处理，之后再对所给的信息进行量子分析。

摘要：量子计算机有什么用？量子计算机有别于传统的电子计算机，它必将是未来计算机的主流。量子计算的概念最早由美国物理学家费曼提出，认为量子计算的能力远远超出我们的想象力，甚至算是“超能力”。与传统的电子计算机不同的是，传统的计算机的内部由电子元器件组成，所以它的运算存在天花板，但量子本身就是一个量子系统，由多个处于量子状态的粒子组成。什么是量子计算机量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机有什么用除了可以破解任何的密码如同小菜一碟，量子计算机还可以用于大量数据的搜索。假设传统的电子计算机要完成某项大数据搜索，需要执行1000万个指令，效率极其低下。而量子计算机由于使用新的算法，只需要执行几千个指令即可完成相同的任务。除此之外，量子计算机还可以模拟量子系统里的物理过程。量子系统里面的粒子组合状态是具有很多种可能的，以传统计算机的内存根本无法做到去计算它们。而量子计算机本身就是一个量子系统。量子系统对决量子系统，包括去模拟另外一个量子系统，这只是轻轻松松的事情而已。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。量子计算机的组成量子计算机和许多计算机一样都是由许多硬件和软件组成的，软件方面包括量子算法、量子编码等，在硬件方面包括量子晶体管、量子存储器、量子效应器等。量子计算机的原理量子计算机是一种基于量子理论而工作的计算机。追根溯源，是对可逆机的不断探索促进了量子计算机的发展。量子计算机装置遵循量子计算的基本理论，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法。1981年，美国阿拉贡国家实验室的PaulBenioff最早提出了量子计算的基本理论。1、量子比特经典计算机信息的基本单元是比特，比特是一种有两个状态的物理系统，用0与1表示。在量子计算机中，基本信息单位是量子比特（qubit），用两个量子态0和1代替经典比特状态0和1。量子比特相较于比特来说，有着独一无二的存在特点，它以两个逻辑态的叠加态的形式存在，这表示的是两个状态是0和1的相应量子态叠加。2、态叠加原理现代量子计算机模型的核心技术便是态叠加原理，属于量子力学的一个基本原理。一个体系中，每一种可能的运动方式就被称作态。在微观体系中，量子的运动状态无法确定，呈现统计性，与宏观体系确定的运动状态相反。量子态就是微观体系的态。3、量子纠缠量子纠缠：当两个粒子互相纠缠时，一个粒子的行为会影响另一个粒子的状态，此现象与距离无关，理论上即使相隔足够远，量子纠缠现象依旧能被检测到。因此，当两粒子中的一个粒子状态发生变化，即此粒子被操作时，另一个粒子的状态也会相应的随之改变。4、量子并行原理量子并行计算是量子计算机能够超越经典计算机的最引人注目的先进技术。量子计算机以指数形式储存数字，通过将量子位增至300个量子位就能储存比宇宙中所有原子还多的数字，并能同时进行运算。函数计算不通过经典循环方法，可直接通过幺正变换得到，大大缩短工作损耗能量，真正实现可逆计算。量子计算机的应用前景1、天气预报：如果我们使用量子计算机在同一时间对于所有的信息进行分析，并得出结果，那么我们就可以得知天气变化的精确走向，从而避免大量的经济损失。2、药物研制：量子计算机对于研制新的药物也有着极大的优势，量子计算机能描绘出万亿计的分子组成，并且选择出其中最有可能的方法，这将提高人们发明新型药物的速度，并且能够更个性化的对于药理进行分析。3、交通调度：量子计算机可以根据现有的交通状况预测交通状况，完成深度的分析，进行交通调度和优化。4、保密通信：不仅仅是对于我们生活相近的方面，量子计算机对于加密通信由于其不可克隆原理，将会使得入侵者不能在不被发现的情况下进行破译和窃听，这是量子计算机本身的性质决定的。

量子计算机是采用基于量子力学原理的、采用深层次（A）的计算机，而不像传统的二进制计算机那样将信息分为0和1。A．计算模式B．硬件系统C．大规模集成电路D．充电技术量子计算机就是基于量子力学基本原理的计算机，和常规计算机的区别主要在于其基本信息单元不是比特（bit）而是量子比特（qubit）。之前我们用0和1表示两个状态，而量子计算机的两个状态用0和1的相应量子叠加态来表示，单个量子CPU具有强大的并行处理数据的能力，其运算能力随CPU的个数指数增加！现在我们人手一台的笔记本电脑，计算速度已经很快了，但是当多任务并行的时候，比如快速打开杀毒软件、浏览器、办公软件、音视频软件，就会经常卡顿 ，之所以卡顿，是受传统计算机的计算方式所限，即串行计算。而量子计算是并行计算，即可同时处理多任务进程而互不影响。卡顿的情况就不存在了。量子计算机可用于海量数据的计算。我们现在的网络加密依赖于RSA公钥体系，即传统的计算机很难完成大数的质数分解计算，而量子计算可以把计算过程按数量级缩减，经典计算机几十亿年都不能完成的计算，量子计算机只要几分钟就可以完成了。

超快的并行计算。“量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。优势：量子计算机拥有强大的量子信息处理能力，对于海量的信息，能够从中提取有效的信息进行加工处理使之成为新的有用的信息。量子信息的处理先需要对量子计算机进行储存处理，之后再对所给的信息进行量子分析。运用这种方式能准确预测天气状况，目前计算机预测的天气状况的准确率达75%，但是运用量子计算机进行预测，准确率能进一步上升，更加方便人们的出行。传统的计算机通常会受到病毒的攻击，直接导致电脑瘫痪，还会导致个人信息被窃取，但是量子计算机由于具有不可克隆的量子原理这些问题不会存在，在用户使用量子计算机时能够放心地上网，不用害怕个人信息泄露。另一方面，量子计算机拥有强大的计算能力，能够同时分析大量不同的数据，所以在金融方面能够准确分析金融走势，在避免金融危机方面起到很大的作用。

量子计算机在处理特定问题时具有远超经典计算机的能力优势，这是因为它具有并行计算的能力。量子计算机是一种使用量子力学的计算机，它能比普通计算机更高效地执行某些特定的计算。所以说，量子计算机是一种计算机，但它不是简单的“进阶版”计算机。和我们现在所理解的“电脑”差别很大——两者的计算形式不一样。举个例子：如果经典计算机是蜡烛，量子计算机就是电灯泡，二者都是为了发光，但是点亮方式不同、照亮范围也有区别。即使你不断改良蜡烛，也做不出来电灯泡。经典计算机的计算是用一系列的0和1来存储信息。0和1系列中的每个单位被称为比特，一比特可以被设置为0或1；量子计算机是用用量子比特来存储信息。每个量子比特不仅能设置为1或0，还可以设置为1和0。量子计算机能够同时承载更多内容。普通的计算机单元一次只能处理一个比特；量子计算机则可以一次处理1个“量子比特”，从而使处理速度大大提升。量子计算机不光有强大的储存能力，它的并行计算的能力也十分强大。就像在房间内开灯，光可以在一瞬间穿过墙壁上的所有缝隙。量子计算机能够进行高速并行的量子计算，就是这个原理。

量子计算机在处理特定问题时具有远超经典计算机的能力优势，这是因为它具有并行计算的能力。量子计算机是一种使用量子力学的计算机，它能比普通计算机更高效地执行某些特定的计算。所以说，量子计算机是一种计算机，但它不是简单的“进阶版”计算机。和我们现在所理解的“电脑”差别很大——两者的计算形式不一样。举个例子：如果经典计算机是蜡烛，量子计算机就是电灯泡，二者都是为了发光，但是点亮方式不同、照亮范围也有区别。即使你不断改良蜡烛，也做不出来电灯泡。经典计算机的计算是用一系列的0和1来存储信息。0和1系列中的每个单位被称为比特，一比特可以被设置为0或1；量子计算机是用用量子比特来存储信息。每个量子比特不仅能设置为1或0，还可以设置为1和0。量子计算机能够同时承载更多内容。普通的计算机单元一次只能处理一个比特；量子计算机则可以一次处理1个“量子比特”，从而使处理速度大大提升。量子计算机不光有强大的储存能力，它的并行计算的能力也十分强大。就像在房间内开灯，光可以在一瞬间穿过墙壁上的所有缝隙。量子计算机能够进行高速并行的量子计算，就是这个原理。

简单地说，量子计算机就是基于量子力学基本原理的计算机，和常规计算机的区别主要在于其基本信息单元不是比特（bit）而是量子比特（qubit）。之前我们用0和1表示两个状态，而量子计算机的两个状态用0和1的相应量子叠加态来表示，单个量子CPU具有强大的并行处理数据的能力，其运算能力随CPU的个数指数增加！举个例子，现在我们人手一台的笔记本电脑，计算速度已经很快了，但是当多任务并行的时候，比如快速打开杀毒软件、浏览器、办公软件、音视频软件，就会经常卡顿 ，之所以卡顿，是受传统计算机的计算方式所限，即串行计算。而量子计算是并行计算，即可同时处理多任务进程而互不影响。卡顿的情况就不存在了。量子计算机可用于海量数据的计算。再举个例子，我们现在的网络加密依赖于RSA公钥体系，即传统的计算机很难完成大数的质数分解计算，而量子计算可以把计算过程按数量级缩减，经典计算机几十亿年都不能完成的计算，量子计算机只要几分钟就可以完成了。在量子计算机面前，基于RSA公钥体系的所有的邮件、银行账户、机密文件都将被轻而易举的攻破。好在我们已经有了从物理原理上阻止窃密的量子通信，量子计算机真正研发成功之后，整个世界的加密体系必然要换一换，小伙伴们大可不必担心。更重要的是，量子计算可以在科学研究中发挥巨大作用。无论是生物化学反应过程的模拟，还是气候变化等大数据的处理，都是量子计算发挥作用的地方，而这正是经典计算机的短处。因此，量子计算机已经成为各国争相抢占的科技高地，谷歌、微软、IBM在这方面也有重金投入。

量子计算机，顾名思义，就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。

普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行，称为“比特”（bit）。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特（qubit）上运算，可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子，它像陀螺一样旋转，于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。常识告诉我们：原子的旋转可能向上也可能向下，但不可能同时都进行。但在量子的奇异世界中，原子被描述为两种状态的总和，一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。在量子的奇妙世界中，每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。想象一串原子排列在一个磁场中，以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方，激光束会跃下这组原子，迅速翻转一些原子的旋转轴。通过测量进入的和离开的激光束的差异，我们已经完成了一次复杂的量子“计算”，涉及了许多自旋的快速移动。从数学抽象上看，量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算，普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算（如果集合中只有一个元素，量子计算与经典计算没有区别）。以函数y=f(x)，x∈A为例。量子计算的输入参数是定义域A，一步到位得到输出值域B，即B=f(A)；经典计算的输入参数是x，得到输出值y，要多次计算才能得到值域B，即y=f(x)，x∈A，y∈B。量子计算机有一个待解决的问题，即输出值域B只能随机取出一个有效值y。虽然通过将不希望的输出导向空集的方法，已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素，但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算。

并不是如题所说简单来说：量子计算机就是用量子比特代替原来的普通比特。从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子(比如质子核磁共振)或者偏振方向受控的光子(学校实验大多用这个)等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态(如传统的计算机一样)，也可以是叠加态(几种不同状态的几率叠加)，对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。要解释细节的话有些麻烦，给你些关键词可以去查：1.量子态，quatumState2.量子叠加态，Quantumsuperposition3，量子比特，Qubit4,幺正变换UnitaryTransformation5，量子逻辑，QuantumLogic6,量子门，QuantumGate(对应于传统的逻辑门，其实就是一些特殊的正变换)7,量子算法，quantumAlgorithm(当然量子计算机也能实现传统的算法)8,然后关于从物理层面如何实现的最好从量子光学开始，因为偏振的光子是最简单的。深层来说：普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行，称为“比特”(bit)。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特(qubit)上运算，可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子，它像陀螺一样旋转，于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。常识告诉我们：原子的旋转可能向上也可能向下，但不可能同时都进行。但在量子的奇异世界中，原子被描述为两种状态的总和，一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。在量子的奇妙世界中，每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。想象一串原子排列在一个磁场中，以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方，激光束会跃下这组原子，迅速翻转一些原子的旋转轴。通过测量进入的和离开的激光束的差异，我们已经完成了一次复杂的量子“计算”，涉及了许多自旋的快速移动。从数学抽象上看，量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算，普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算(如果集合中只有一个元素，量子计算与经典计算没有区别)。以函数y=f(x)，x∈A为例。量子计算的输入参数是定义域A，一步到位得到输出值域B，即B=f(A);经典计算的输入参数是x，得到输出值y，要多次计算才能得到值域B，即y=f(x)，x∈A，y∈B。量子计算机有一个待解决的问题，即输出值域B只能随机取出一个有效值y。虽然通过将不希望的输出导向空集的方法，已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素，但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算。

量子计算机在处理特定问题时具有远超经典计算机的能力优势，这是因为它具有并行计算的能力。量子计算机是一种使用量子力学的计算机，它能比普通计算机更高效地执行某些特定的计算。所以说，量子计算机是一种计算机，但它不是简单的“进阶版”计算机。和我们现在所理解的“电脑”差别很大——两者的计算形式不一样。举个例子：如果经典计算机是蜡烛，量子计算机就是电灯泡，二者都是为了发光，但是点亮方式不同、照亮范围也有区别。即使你不断改良蜡烛，也做不出来电灯泡。经典计算机的计算是用一系列的0和1来存储信息。0和1系列中的每个单位被称为比特，一比特可以被设置为0或1；量子计算机是用用量子比特来存储信息。每个量子比特不仅能设置为1或0，还可以设置为1和0。量子计算机能够同时承载更多内容。普通的计算机单元一次只能处理一个比特；量子计算机则可以一次处理1个“量子比特”，从而使处理速度大大提升。量子计算机不光有强大的储存能力，它的并行计算的能力也十分强大。就像在房间内开灯，光可以在一瞬间穿过墙壁上的所有缝隙。量子计算机能够进行高速并行的量子计算，就是这个原理。

1、量子计算机就是用量子比特代替原来的普通比特。2、从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子（比如质子核磁共振）或者偏振方向受控的光子（学校实验大多用这个）等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。3、从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态（如传统的计算机一样），也可以是叠加态（几种不同状态的几率叠加），对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。

简单地说，量子计算机就是基于量子力学基本原理的计算机，和常规计算机的区别主要在于其基本信息单元不是比特（bit）而是量子比特（qubit）。之前我们用0和1表示两个状态，而量子计算机的两个状态用0和1的相应量子叠加态来表示，单个量子CPU具有强大的并行处理数据的能力，其运算能力随CPU的个数指数增加！举个例子，现在我们人手一台的笔记本电脑，计算速度已经很快了，但是当多任务并行的时候，比如快速打开杀毒软件、浏览器、办公软件、音视频软件，就会经常卡顿 ，之所以卡顿，是受传统计算机的计算方式所限，即串行计算。而量子计算是并行计算，即可同时处理多任务进程而互不影响。卡顿的情况就不存在了。量子计算机可用于海量数据的计算。再举个例子，我们现在的网络加密依赖于RSA公钥体系，即传统的计算机很难完成大数的质数分解计算，而量子计算可以把计算过程按数量级缩减，经典计算机几十亿年都不能完成的计算，量子计算机只要几分钟就可以完成了。在量子计算机面前，基于RSA公钥体系的所有的邮件、银行账户、机密文件都将被轻而易举的攻破。好在我们已经有了从物理原理上阻止窃密的量子通信，量子计算机真正研发成功之后，整个世界的加密体系必然要换一换，小伙伴们大可不必担心。更重要的是，量子计算可以在科学研究中发挥巨大作用。无论是生物化学反应过程的模拟，还是气候变化等大数据的处理，都是量子计算发挥作用的地方，而这正是经典计算机的短处。因此，量子计算机已经成为各国争相抢占的科技高地，谷歌、微软、IBM在这方面也有重金投入。

跟你说的力学没有关系的就是用量子比特代替原来的普通比特。从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子（比如质子核磁共振）或者偏振方向受控的光子（学校实验大多用这个）等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态（如传统的计算机一样），也可以是叠加态（几种不同状态的几率叠加），对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。要解释细节的话有些麻烦， 给你些关键词可以去查：1. 量子态， quatum State 2. 量子叠加态， Quantum superposition3， 量子比特， Qubit4, 幺正变换 Unitary Transformation5， 量子逻辑， Quantum Logic6, 量子门， Quantum Gate (对应于传统的逻辑门，其实就是一些特殊的正变换)7, 量子算法， quantum Algorithm (当然量子计算机也能实现传统的算法)8, 然后关于从物理层面如何实现的最好从量子光学开始， 因为偏振的光子是最简单的。

量子计算机指的是用量子力学原理制造的计算机如下：量子计算机是采用基于量子力学原理的计算模式。量子计算机就是基于量子力学基本原理的计算机，和常规计算机的区别主要在于其基本信息单元不是比特（bit）而是量子比特（qubit）。之前我们用0和1表示两个状态，而量子计算机的两个状态用0和1的相应量子叠加态来表示，单个量子CPU具有强大的并行处理数据的能力，其运算能力随CPU的个数指数增加！现在我们人手一台的笔记本电脑，计算速度已经很快了，但是当多任务并行的时候，比如快速打开杀毒软件、浏览器、办公软件、音视频软件，就会经常卡顿 ，之所以卡顿，是受传统计算机的计算方式所限，即串行计算。而量子计算是并行计算，即可同时处理多任务进程而互不影响。卡顿的情况就不存在了。量子计算机可用于海量数据的计算。再举个例子，我们现在的网络加密依赖于RSA公钥体系，即传统的计算机很难完成大数的质数分解计算，而量子计算可以把计算过程按数量级缩减，经典计算机几十亿年都不能完成的计算，量子计算机只要几分钟就可以完成了。在量子计算机面前，基于RSA公钥体系的所有的邮件、银行账户、机密文件都将被轻而易举的攻破。好在我们已经有了从物理原理上阻止窃密的量子通信，量子计算机真正研发成功之后，整个世界的加密体系必然要换一换，小伙伴们大可不必担心。

就是用量子比特代替原来的普通比特。从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子（比如质子核磁共振）或者偏振方向受控的光子（学校实验大多用这个）等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态（如传统的计算机一样），也可以是叠加态（几种不同状态的几率叠加），对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。要解释细节的话有些麻烦， 给你些关键词可以去查：1. 量子态， quatum State 2. 量子叠加态， Quantum superposition3， 量子比特， Qubit4, 幺正变换 Unitary Transformation5， 量子逻辑， Quantum Logic6, 量子门， Quantum Gate (对应于传统的逻辑门，其实就是一些特殊的正变换)7, 量子算法， quantum Algorithm (当然量子计算机也能实现传统的算法)8, 然后关于从物理层面如何实现的最好从量子光学开始， 因为偏振的光子是最简单的。

　　量子计算机和量子力学密切相关，前者就是基于后者的一个核心原理——态叠加原理。虽然物理学家们至今还在争论一个宏观的实体，比如一个人，一栋楼等等，是否能处于一种多状态叠加的情况，但毫无疑问的是，单个电子的确能同时处于多种状态之中，这是无数实验已经验证了的。例如，一个原子中的一个电子可以处于基态，也可以处于激发态（基态与激发态可分别与二进制中的0和1对应起来），用波长合适的光照射原子一个合适的时间长度，就可能使原子里的电子处于基态与激发态这两种状态中每一种状态各占1/2概率的叠加态。　　目前的计算机处理的是二进制的“位”（bit），只有两种状态，0或1；而量子计算机则用“量子位”（qubit）来编码和计算。一个量子位，可以是1，也可以是0，还可以同时是1与0的某种叠加状态（由叠加权重的不同，这种叠加态理论上可以是无穷多的，但实际中很难调整权重，一般就是各占一半的权重或说比例）。　　计算机性能的一个重要指标是它内部所使用的开关的数量，它决定了计算机的存储单元能有多少，基本上就是通常所说的内存有多少位。设想只有两位内存的最简计算机，它有4种可能的状态：00、01、10、11。如果这是传统的计算机，那么在任何一个确定的时刻，它只能处于上述4种状态中的一种状态里。然而如果它是量子计算机，那么两个量子位都可以处于态叠加的状态，因此它可以同时工作在上述所有的4种状态中！就像4台传统的计算机并行地联结在一起同时工作。　　一般来说，一台量子计算机能够同时具有的状态是2的以量子位为次数的乘幂。上段中，2个量子位，同时处于的状态数就是2的2次方，是4；若是3个量子位，则同时状态数是2^3=8……这是按指数规律爆增的数量！当一台量子计算机由联结在一起的10个量子位组成时，它的运算能力就相当于一台具有2^10=1024个开关（位）所构成的传统的计算机。如果一台量子计算机具有一个1000量子位的内存，那么它工作起来就像具有2^1000=10^301位内存的一台传统计算机。10^301，1后边301个0！这个数字比整个宇宙中全部粒子的数目还大得多！亦即，即使把宇宙中所有粒子都利用起来制成一台传统的计算机，也远远抵不上这样一台量子计算机！当然，要使1000量子位都处于彼此关联的可控的叠加态之中，要克服的困难实在还有太多！

量子计算机原理是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统，量子计算机的变换包括所有可能的正变换。量子特性在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限。量子客体的波粒两象性迫使人们不得不引入波函数来描述量子客体的状态，著名物理学家费曼曾指出：量子力学的精妙之处在于引入几率幅的概念。事实上，量子世界的千奇百怪的特性正是起源于这个量子态，而关于量子理论的长期激烈争论的焦点也在这个量子态。按照量子力学理论，EPR粒子对处在所谓的纠缠态上，这个量子态最大地违背Bell不等式，有着奇特的性质：我们无法单独地确定某个粒子处在什么量子态上，这个态给出的唯一信息是两个粒子之间的关联这类整体的特性，实验上已成功地制备这类纠缠态。自发参量下转换的非线性光学过程所产生的孪生光子对就是在频域、方向、偏振上形成纠缠的EPR对，采用腔量子电动力学方法也已制备出原子纠缠态。

　　量子计算机和量子力学密切相关，前者就是基于后者的一个核心原理——态叠加原理。虽然物理学家们至今还在争论一个宏观的实体，比如一个人，一栋楼等等，是否能处于一种多状态叠加的情况，但毫无疑问的是，单个电子的确能同时处于多种状态之中，这是无数实验已经验证了的。例如，一个原子中的一个电子可以处于基态，也可以处于激发态（基态与激发态可分别与二进制中的0和1对应起来），用波长合适的光照射原子一个合适的时间长度，就可能使原子里的电子处于基态与激发态这两种状态中每一种状态各占1/2概率的叠加态。　　目前的计算机处理的是二进制的“位”（bit），只有两种状态，0或1；而量子计算机则用“量子位”（qubit）来编码和计算。一个量子位，可以是1，也可以是0，还可以同时是1与0的某种叠加状态（由叠加权重的不同，这种叠加态理论上可以是无穷多的，但实际中很难调整权重，一般就是各占一半的权重或说比例）。　　计算机性能的一个重要指标是它内部所使用的开关的数量，它决定了计算机的存储单元能有多少，基本上就是通常所说的内存有多少位。设想只有两位内存的最简计算机，它有4种可能的状态：00、01、10、11。如果这是传统的计算机，那么在任何一个确定的时刻，它只能处于上述4种状态中的一种状态里。然而如果它是量子计算机，那么两个量子位都可以处于态叠加的状态，因此它可以同时工作在上述所有的4种状态中！就像4台传统的计算机并行地联结在一起同时工作。　　一般来说，一台量子计算机能够同时具有的状态是2的以量子位为次数的乘幂。上段中，2个量子位，同时处于的状态数就是2的2次方，是4；若是3个量子位，则同时状态数是2^3=8……这是按指数规律爆增的数量！当一台量子计算机由联结在一起的10个量子位组成时，它的运算能力就相当于一台具有2^10=1024个开关（位）所构成的传统的计算机。如果一台量子计算机具有一个1000量子位的内存，那么它工作起来就像具有2^1000=10^301位内存的一台传统计算机。10^301，1后边301个0！这个数字比整个宇宙中全部粒子的数目还大得多！亦即，即使把宇宙中所有粒子都利用起来制成一台传统的计算机，也远远抵不上这样一台量子计算机！当然，要使1000量子位都处于彼此关联的可控的叠加态之中，要克服的困难实在还有太多！

量子计算机原理是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统，量子计算机的变换包括所有可能的正变换。量子特性在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限。量子客体的波粒两象性迫使人们不得不引入波函数来描述量子客体的状态，著名物理学家费曼曾指出：量子力学的精妙之处在于引入几率幅的概念。事实上，量子世界的千奇百怪的特性正是起源于这个量子态，而关于量子理论的长期激烈争论的焦点也在这个量子态。按照量子力学理论， EPR粒子对处在所谓的纠缠态上，这个量子态最大地违背 Bell不等式，有着奇特的性质：我们无法单独地确定某个粒子处在什么量子态上，这个态给出的唯一信息是两个粒子之间的关联这类整体的特性，实验上已成功地制备这类纠缠态。自发参量下转换的非线性光学过程所产生的孪生光子对就是在频域、方向、偏振上形成纠缠的 EPR对，采用腔量子电动力学方法也已制备出原子纠缠态。

1、量子计算机就是用量子比特代替原来的普通比特。 2、从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子（比如质子核磁共振）或者偏振方向受控的光子（学校实验大多用这个）等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。 3、从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态（如传统的计算机一样），也可以是叠加态（几种不同状态的几率叠加），对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。

量子计算机用来存储和处理，用量子比特所表达的信息。它已经完全颠覆了传统，它的能力非常的强，它几乎可以验证很多理论，所以人们就觉得它可以改变世界。

计算机技术发展的一个新方向—量子计算机 计算机技术把我们带入了一个崭新的“信息时代”，给我们的工作和生活带来了巨大变化。发明计算机的先辈们没有料到计算机能成为人们生活中不可或缺的工具；他们也难以想象计算机诞生以来发生的惊人变化。计算机芯片的集成度以大约每十八个月就提高一倍的速度指数增长（摩尔定律），计算机芯片的集成度在不久的将来就有望达到原子分子量级(~10-10 m)。但是量子力学告诉我们，在这样的微观领域内，量子效应会影响甚至完全破坏芯片功能。 量子力学是本世纪自然科学的最重要的成就之一。量子力学的观念同我们日常生活的经验有很大的不同。根据量子力学的原理，一个量子微观体系的状态是由一个波函数描写，而不再是由粒子的位置和动量描述。这个波函数决定了粒子出现在空间某一点或者具有某一动量的几率。对一个体系进行某一力学量的测量时，不再象经典粒子那样具有确定的值，而只能取某些特定的值。在经典力学中，对体系的测量不会改变体系的状态，至少在理论上可以构造理想测量实验，使得体系的状态在测量前后不发生变化。而在量子力学中，测量一般要改变体系的波函数，即体系的状态。经典体系的状态随时间的变化遵从牛顿定律，而量子体系的状态随时间的变化遵从Schroedinger方程。根据量子力学中的海森堡测不准原理，当位置定的很准时，粒子的动量就不会定准。D x.D p@ h/2p ，h是PLANCK常数，其数值为6.6260755(40)07 10-34 J.s。将海森堡测不准原理应用于计算机的芯片问题中，当密度很大时，D x很小时，D p就会很大，电子就不再被束缚，就会有量子干涉效应。这种量子干涉效应会完全破坏芯片的功能。 是不是说量子力学就一定是计算机技术的大敌呢？对于现有计算机技术，量子力学的限制确实是一个障碍。但是应用量子力学的原理直接进行计算，不但可以越过量子力学的障碍，而且可以开辟新的方向。 量子计算机就是以量子力学原理直接进行计算的计算机。1982年美国的R. Feynman提出了把量子力学和计算机结合起来的可能性。1985年英国牛津大学的D. Deutsch进一步阐述了量子计算机的概念，并且证明了量子计算机比经典图灵计算机具有更强大的功能。Shor证明了量子计算机会对现有的社会和国民经济以及国防产生潜在的威胁。目前大量的网络保密是使用“RSA公开码”的密码技术。想要破译这种密码，就要对大数分解质因子。分解一个大数的质因子是极其困难的。按照现有的理论计算，分解一个400位数的质因子，用目前最先进的巨型计算机也需要用10亿年的时间，而人类的历史才不过几百万年。然而量子计算机概念的出世，严重动摇了RSA公共码的安全性。1994年，美国的P.W.Shor利用量子计算机理论证明，一个N位大数的质因子分解只需用N的多项式的时间而不是以前所认为的N的指数次的时间。利用量子计算机分解一个400位大数仅仅需要不到一年的时间！Shor的工作引起了科学家们巨大的热情和兴趣。1995年，美国Grover证明在搜索问题上量子计算机比经典计算机优越。从没有排序的含N个数据的数据库中搜索一个确定的数据，用经典计算机平均需用N/2次运算，利用量子平行计算方法，只需次运算。科学家还证明了BPP01 BQP01 ，即任何在经典计算机上多项式可解的问题在量子计算机上也必定只需多项式次操作就可以完成。也就是说量子计算机解决任何问题上都至少不比经典计算机差。 什么使得量子计算机会有如此优越的性质呢？量子计算机和经典计算机有什么区别呢？量子计算机也由存储器和逻辑门网络组成。但是量子计算机的存储内容和逻辑门与经典计算机却有所不同。对经典图灵计算机来说，信息或者数据由二进制数据位存储，每一个二进制数据位由0或1表示。在量子力学中，我们可以用自旋或者二能级态构造量子计算机中的数据位。与经典计算机相区别，我们称之为量子位(qubit)。在经典计算机中，每一个数据位要么是0，要么是1，二者必取其一。与经典计算机数据位不同的是，量子位可以是0或者1，也可以同时是0和1。也就是说，在量子计算机中，数据位的存储内容可以是0和1的迭加态：。现代物理学发展表明，量子纠缠态之间的关联效应不受任何局域性假设限制。如果体系的波函数不能写成构成该体系的粒子的的波函数的乘积，则该体系的状态就出处在一个纠缠态，即体系的粒子的状态是相互纠缠在一起的。如果两个粒子处在纠缠态上，不管它们离开有多么遥远，对其中一个粒子进行测量（作用），必然会同时影响到另外一个粒子。正是由于量子纠缠态之间的神奇的关联效应，使得量子计算机可以实现量子平行算法，从而在许多问题上可以比经典计算机大大减少操作次数。从另一个角度讲，在经典计算机里，一个二进制位(bit)只能存储一个数据，n个二进制位只能存储n个一位二进制数或者1个n位二进制数，而在量子计算机里，一个量子位可以存储两个数据，n个量子位可以同时存储2n个数据，从而大大提高了存储能力。

利用量子纠缠 就是这边一个量子比如是上旋的 那边是下旋的 那么当这边的量子状态变成下旋时那边就立即变成上旋这样就可以通行了 不过至于为什么可以这样目前理论无法解释

冯诺依曼结构指的是计算机的工作流程，不管是量子计算机还是集成电路计算机都采用这种流程。量子计算机本身就是运算量和运算速度块而已。工作流程没有脱离冯诺依曼结构。

近三十年来，物理学家们一直在谈论和研发量子计算技术。星期三，谷歌在《自然》杂志上发表一篇研究论文，详细介绍了量子计算机性能是如何远远超越传统计算机，实现科学家所谓的“量子霸权”的。包括IBM，英特尔和微软在内的许多其他公司，都在研发自己的量子计算机，它们将会彻底改变计算世界。想知道什么是量子计算技术以及它与传统超级计算机之间的区别吗？本文将简要阐述这一问题。“量子霸权”指的是，量子计算机的计算能力提升到传统计算机无法企及的水平。过去10多年来，谷歌一直在开发自主量子计算芯片。它的Sycamore芯片有54个量子位，但其中有一位不能正常运行。这意味着谷歌的量子计算机有53个量子位。据谷歌称，它的量子计算机完成一项复杂的计算任务仅需200秒。如果在IBM Summit——世界上处理能力最强大的超级计算机——上完成相同的任务，将需要约1万年。Summit运算能力为200 Pflop（每秒1千万亿次运算）。这意味着谷歌量子计算机的处理能力，比世界上处理能力最强大的超级计算机强大15亿倍！理解量子计算机和传统超级计算机之间的区别超级计算机的工作原理，与其他传统计算机——例如智能手机和运行Windows的计算机——相同。这些电子设备利用逻辑电路完成计算任务，利用存储器单元来存储结果。它们是二进制系统，以“0”或“1”的形式存储信息。传统计算机执行一系列的“如果这样，那么那样”的任务。因此，如果在每种可能性出现的机率基本相等的情况下，它们完成一项计算任务可能需要大量时间。量子计算技术的开端，正值超级计算机处理能力的增长放缓之际。量子计算机不遵循标准的物理定律。虽然传统计算机坚守“如果这样，那么那样”的逻辑，量子计算机可以利用其“如果这样，那么那样，或同时这样和那样”的逻辑，探索无限的可能性。这使它能在同一时间评估不止一种可能性。传统计算机以“0”或“1”的形式存储和处理数据。但量子计算机利用量子位，通过“量子叠加”现象，同时存储、处理“0”和“1“的不同状态。只添加一个量子位，就能将量子计算机同时探索的方案数量翻一番。这就是科学家们努力为量子计算机增加更多量子位的原因。据科学家称，量子计算机的计算能力将以“双指数速度”增长。相比之下，传统计算机性能一直以摩尔定律的速度增长，每18个月翻一番。但在量子计算机的发展方面，事情并不像听起来那样乐观。量子计算机会产生巨大的噪声，科学家们仍然在试图降低这种噪声。此外，量子计算机的数据处理速度很快，这使得其在处理数据时出现的错误很难识别和纠正。量子计算机还可能会丢失一些数据。谷歌和其他公司的研究人员正在开发纠错方法，使计算机避开这些问题。未来：量子计算机会取代传统计算机？量子计算机仍然处于实验室研发阶段，要成为主流计算技术还需要数年时间。从2020年开始，谷歌将允许美国能源部、大众和戴姆勒使用其量子计算机。谷歌将通过互联网以云服务的形式对外提供量子计算机服务。在量子计算机成为主流计算技术前，从事量子计算机研发的公司必须克服诸多挑战。过高的噪声、数据丢失和错误只是量子计算机面临的几个挑战。他们还必须找到一个解决方案，解决量子处理器只有在接近绝对零度的环境下才能正常运行的问题。即使环境温度出现0.01％的变化，也会影响到它们的计算能力。另外，量子计算机的成本非常高。量子计算技术正处于起步阶段。量子计算机当前所处的阶段，与1980年代的传统计算机相似。想一下过去三、四十年计算机取得发多大的发展。科学家曾表示，量子计算机将不会是超级计算机，或任何其他传统计算机的终结者。开发谷歌量子计算机的研究人员之一哈特穆特·内文（Hartmut Neven）表示，量子计算机将成为传统计算机的“加速器”。在可预期的将来，量子计算机将只用于人工智能和其他特定任务。去年，波士顿咨询集团表示，量子计算机将“颠覆”包括农业、密码、机器学习、人工智能和药物在内的多个领域。它们可以用来帮助设计新药物，开发新材料，加快产品开发速度。

量子计算机，顾名思义，就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。经典计算机具有如下特点： （1）其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即|0110110＞。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态： C1|0110110 ＞＋ C2|1001001＞。 （2）经典计算机内部的每一步变换都将正交态演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。 相应于经典计算机的以上两个限制，量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特）,量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的么正变换。因此量子计算机的特点为[1]: [1]量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交； [2]量子计算机中的变换为所有可能的么正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。 由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算机的输出结果。这种计算称为量子并行计算。量子并行处理大大提高了量子计算机的效率，使得其可以完成经典计算机无法完成的工作，如一个很大的自然数的因子分解（后面将叙及）。量子相干性在所有的量子超快速算法中得到了本质性的利用[2]。 量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，而研究可逆计算机是为了克服计算机中的能耗问题。早在六七十年代，人们就发现，能耗会导致计算机芯片的发热，影响芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。Landauer[3]最早考虑了这个问题，他考察了能耗的来源，指出：能耗产生于计算过程中的不可逆操作。例如，对两比待的异或操作，因为只有一比特的输出，这一过程损失了一个自由度，因此是不可逆的，按照热力学，必然会产生一定的热量。但这种不可逆性是不是不可避免的呢？事实上，只要对异或门的操作如图1所示的简单改进，即保留一个无用的比特，该操作就变为可逆的。因此物理原理并没有限制能耗的下限，消除能耗的关键是将不可逆操作改造为可逆操作（见图1）。 图1 不可逆异或门改进为可逆异或门 Bennett[4]后来更严格地考虑了此问题，并证明了，所有经典不可逆的计算机都可以改造为可逆计算机，而不影响其计算能力。 经典计算机实际上就是一个通用图灵机。通用图灵机是计算机的抽象数学模型，它由两部分构成： [1]具有无限多个存储单元的记录带，每个存储单元内容的变化是有限的，通常用二进制的“O”和“1”来表示； [2]一个具有有限内态的读写头，每步操作中读写头可以在记录带上左移或右移一格或不动。图灵机在操作中，读写头根据其内态和当前存储单元的内容，按既定的规则，改变其内态和存储单元的内容。并决定下一步读写头的移动方向。 上述图灵机的模型是不可逆的，例如，对如下图灵机操作“写存储单元--> 左移一格”，其逆就变成了“左移一格-->写存储单元”，该逆操作不再是一个有效的图灵机操作。但Bennett证明了一个基本结果：对所有不可逆的通用图灵机，都可以找到一个对应的可逆图灵机，使得两者具有完全相同的计算能力和计算效率。 因为计算机中的每步操作都可以改造为可逆操作，在量子力学中，它就可以用一个么正变换来代表。Benioff[5]最早用量子力学来描述可逆计算机。在量子可逆计算机中，比特的载体成为二能级的量子体系，体系处于|0＞和|1＞上，但不处于它们的叠加态。量子可逆计算机的研究，其核心任务为，对应于具体的计算，寻找合适的哈密顿量来描述。 早期的量子可逆计算机，实际上是用量子力学语言表述出来的经典计算机，它没有利用量子力学的本质特性，如量子叠加性和相干性。 Feymann首先指出[6]，这些量子特性可能在未来的量子计算机中起本质作用，如用来模拟量子系统。Deutsch[7]找到一类问题，对该类问题，量子计算机存在多项式算法(多项式算法指运算完成的时间与输入二进制数据的长度，即比特的位数存在多项式关系），而经典计算机则需要指数算法。但最具轰动性的结果却是Shor给出的关于大数因子分解的量子多项式算法[8]（见第三节），因为此问题在经典公钥体系中有重要应用。Shor的发现掀起了研究量子计算机的热潮，从此后，量子计算机的发展日新月异。 二、量子计算机的构造及实验方案 正如经典计算机建立在通用图灵机基础之上，量子计算机亦可建立在量子图灵机基础上。量子图灵机可类比于经典计算机的概率运算。前一节提到的通用图灵机的操作是完全确定性的，用q代表当前读写头的状态，s代表当前存储单元内容，d取值为L,R,N,分别代表读写头左移、右移或不动，则在确定性算法中，当q,s给定时，下一步的状态q"，s"及读写头的运动d完全确定。我们也可以考虑概率算法，即当q,s给定时，图灵机以一定的概率（q,s,q,s”,d）变换到状态q",s"及实行运动d。概率函数(q,s,q",s",d）为取值[0,1]的实数，它完全决定了概率图灵机的性质。经典计算机理论证明，对解决某些问题，慨率算法比确定性算法更为有效。 量子图灵机非常类似于上面描述的经典概率图灵机，现在q,s,q",s"相应地变成了量子态，而慨率函数（q,s,q",s",d）则变成了取值为复数的概率振幅函数x(q,s,q",s",d），量子图灵机的性质由概率振幅函数确定。正因为现在的运算结果不再按概率叠加，而是按概率振幅叠加，所以量子相干性在量子图灵机中起本质性的作用，这是实现量子并行计算的关键。 量子计算机可以等效为一个量子图灵机。但量子图灵机是一个抽象的数学模型，如何在物理上构造出量子计算机呢？理论上已证明[9]，量子图灵机可以等价为一个量子逻辑电路，因此可以通过一些量子逻辑门的组合来构成量子计算机。量子逻辑门按其输入比特的个数可分为单比特、二比特、及三比特逻辑门等。 因为量子逻辑门是可逆的，所以其输入和输出比特数相等。量子逻辑门对输入比特进行一个确定的幺正变换，得到输出比特。Deutsch[10]最早考虑了用量子逻辑门来为造计算机的问题，他发现，几乎所有的三比特量子逻辑门都是通用逻辑门。通用逻辑门的含义是指，通过该逻辑门的级联，可以以任意精度逼近任何一个么正操作。后来不少人发展了Deutsch的结果，最后Deutsch和Lloyd各自独立地证明[11]，几乎所有的二比特量子逻辑门都是通用的，这里“几乎”是指，二比特通用量子逻辑门的集合是所有二比特逻辑门的集合的一个稠密子集。 实验上通常用一些具体的量子逻辑门来构造计算机。Barenco等人[12]证明，一个二比特的异或门和对一比特进行任意操作的门可构成一个通用量子门集。相对来说，单比特逻辑门在实验上比较容易实现，现在的不少实验方案都集中干制造量子异或门。量子异或门和经典异或门非常类似，它有2个输入比待：控制比特和受控比特。当控制比特处于|1＞态，即在上能级时，受控比特态发生反转。用记号C12代表量子异或操作，其中1，2分别代表控制和受控比特，则有 其中n1,n2取值 0或 1，表示模2加。已有的用来实现量子异或门的方案包括：利用原子和光腔的相互作用[13]；利用冷阱束缚离子[14]；或利用电子或核自旋共振[15]。在已实现的方案中，以冷阱束缚离子方案最为成功[16]，我们稍详细地介绍这一方案。 在冷阱束缚离子计算机中，N个离子经激光冷却后，束缚到一个线性势阱或环形势阱中，每个离子的两个内态作为量子比特的载体。离子受到势阱束缚势和相互间库仑排斥势的作用，在平衡位置附近作微小振动，可用简正模描述，量子化后即用声子描述。其中频率最低的模称为质心模。每个离子可以用不同的激光束来控制，在激光束的作用下，离子内态和离子集体振动的元激发——声子发生相互耦合。通过声子传递相互作用，可实现任意两个比特之间的异或操作。类似的想法还可以用来实现多比特的量子逻辑门，但目前只有二比特的量子逻辑门得到了具体的实验证实。 原子光腔方案也有实验报道。原子和光腔的相互作用是量子光学中比较成熟的实验，但此方案的弱点是不易级联，难以形成复杂的逻辑网络。Gershenfeld等最近指出[15]，利用宏观样品的自旋共振，经适当操作，也可以用来实现量子逻辑门，这种方案稳定性好，在理论上被认为很有前途。实验上，今年初美国的MIT和Los Alamos小组已实现了包含 3个量子比特的自旋系统，并成功地执行了1十l＝2的运算。 三、量子计算机的优越性及其应用 与经典计算机相比，量子计算机最重要的优越性体现在量子并行计算上。因为量子并行处理，一些利用经典计算机只存在指数算法的问题，利用量子计算机却存在量子多项式算法，这方面最著名的一个例子当推Shor在1994年给出的关于大数因子分解的量子多项式算法。 大数的因子分解是数学中的一个传统难题，现在人们普遍相信，大数的因子分解不存在经典的多项式算法，这一结果在密码学中有重要应用。密码学的一个新的方向是实现公钥体制。公钥体制中，加密密钥公开，可以像电话号码一样通知对方，而脱密密钥是保密的，这样仍然可以实现保密通信。公银体制的核心在于，从加密密钥不能导致脱密密钥，即它们之间不存在有效的算法。最著名的一个公钥系统由Rivet，Shamir和 Adleman提出，它的安全性就基于大数因子分解，因为对于经典计算机，后者不存在有效的多项式算法。但Shor却证明，利用量子计算机，可以在多项式时间内将大数分解，这一结果向RSA公钥系统的安全性提出严重挑战。 Shor的算法的主要思想为，首先利用数论中的一些定理，将大数的因子分解转化为求一个函数的周期问题，而后者可以用量子快速傅里叶变换（FFT）在多项式步骤内完成。 除了进行一些超快速计算外，量子计算机另一方面的重要用途是用来模拟量子系统。早在1982年，Feymann就猜测，量子计算机可以用来模拟一切局域量子系统，这一猜想，在1996年由 Lloyd证明为正确的[17]。首先得指出，模拟量子系统是经典计算机无法胜任的工作。作为一个简单的例子，考虑由40个自旋为1／2的粒子构成的一个量子系统，利用经典计算机来模拟，至少需要内存为240=106M，而计算其时间演化，就需要求一个 240 X 24O维矩阵的指数，这一般来讲，是无法完成的。而利用量子计算机，上述问题就变得轻而易举，只需要40个量子比特，就足以用来模拟。Lloyd进一步指出，大约需要几百至几千个量子比特，即可精确地模拟一些具有连续变量的量子系统，例如格点规范理论和一些量子引力模拟。这些结果表明，模拟量子系统的演化，很可能成为量子计算机的一个主要用途。 四、量子计算的困难及其克服途径 量子计算的优越性主要体现在量子并行处理上，无论是量子并行计算还是量子模拟，都本质性地利用了量子相干性。失去了量子相干性，量子计算的优越性就消失殆尽。但不幸的是，在实际系统中，量子相干性却很难保持。消相干（即量子相干性的衰减）主要源于系统和外界环境的耦合。因为在量子计算机中，执行运算的量子比特不是一个孤立系统，它会与外部环境发生相互作用，其作用结果即导致消相干。Uruh定量分析了消相干效应，结果表明，量子相干性的指数衰减不可避免。Unruh的分析揭示了消相干的严重性，这一结果无疑是对量子计算机的信奉者的当头一棒。 因为量子计算机本质性地利用了量子相干性，相干性的丢失就会导致运算结果出错，这就是量子错误。除了消相干会不可避免地导致量子错误外，其他一些技术原因，例如量子门操作中的误差等，也会导致量子错误。因此，现在的关键问题就变成，在门操作和量子存储都有可能出错的前提下，如何进行可靠的量子运算？ Shor在此方向取得一个本质性的进展，这就是量子纠错的思想[19]。量子纠错是经典纠错码的量子类比。在三四十年代，经典计算机刚提出时，也曾遇到类似的法难。当时就有人指出，计算机中，如果任一步门操作或存储发生错误，就会导致最后的运算结果面目全非，而在实际中，随机的出错总是不可避免的。经典计算机解决此问题，采取的是冗余编码方案。我们以最简单的重复码来说明其编码思想。如果输入1比特信号0，现在可通过引入冗余度将其编码为3比特信号000，如果在存储中，3比特中任一比特发生错误，如变成001，则可以通过比较这3比特信号，按照少数服从多数的原则，找到出错的比特，并将其纠正到正确信号000。这样虽然在操作中有一定的错误率。计算机仍然能进行可靠运算。Shor的编码就是这种思想的量子类比，但在量子情况下，问题变得复杂得多。量子运算不再限制于态 |0＞和|1＞，而是二维态空间中的所有态，因此量子错误的自由度也就大得多。另一个更本质的原因为，量子力学中有个著名的量子态不可克隆定理[20]（我们将另撰文介绍），它指出，对一个任意的量子态进行复制是不可能的。因此对1个单比特输入态|＞，无法将其编码为3比特输入态|＞|＞|＞。这些困难表明，任何经典码的简单类比，在量子力学中是行不通的。但Shor却给出了一个完全新颖的编码，他利用9个量子比特来编码1比特信息，通过此编码，可纠正9个比特中任一比特所有可能的量子错误。（关于量子纠错更进一步的介绍，可参看后续文章（《量子编码》）。 Shor的结果极其振奋人心，在此基础上，各种量子纠错码接二连三地被提出。最新的结果（尚未出版）表明，在量子计算机中，只要门操作和线路传输中的错误率低于一定的阈值，就可以进行任意精度的量子计算。这些结果显示出，在通往量子计算的征途上，已经不存在任何原则性的障碍。

量子计算机（quantum computer），是一种全新的基于量子理论的计算机，遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。量子计算机应用的是量子比特，可以同时处在多个状态，而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。量子计算机主要运用在在做量子系统的模拟、线性方程组量子算法以及单原子量子信息存储等科学领域。

要了解量子计算机，首先了解两个概念。1。什么是量子理论2。现有计算机的基础原理（1）：量子理论：通俗的说，就是将一切物质，都微观细分到不能再细的程度。在这个程度下来认识世界，其中的规律的总结就是量子理论。（较复杂，不可测量，迄今为止量子论还未完善）量子计算机，就是要模拟这种超微观的量子的运动。来进行计算。因为量子理论尚未完善，所以目前还没有真正意义上的量子计算机。（2）：计算机是通过电路的“通电”和“断电”来进行计算的。也就是所谓的0和1。其实咱们在电脑前每一个指令，都被转换为最基本的“有电”和“没电”被CPU进行计算。综上。量子计算机就是以量子理论为基础，量子并不像电路只分0,1（有电，没电），量子可以有多种状态。这样一来，计算速度就将大幅提高。为什么能提高呢？简单举例：现有计算机的0,1计算方式，就像是人在地上划线，有一头牛就画1条线，有2头牛就画2条线，有100头牛就要画100条线，卖掉16头，就要擦掉16条线，问剩多少头牛，就要从新数一遍看有多少条线。(有电就是一条线“1”，没电就是没有线“0”) 而量子计算机就像是掌握了阿拉伯数字一样0~9.100头牛只需要在地上写“100”就行了，96头牛就在地上写“96”就行了。 所以你想啊，这对计算机来说，简直就是从原始社会步入文明社会了。那对人类来说，更是意义无限啊以上。。希望能理解。谢谢

量子计算机在处理特定问题时，具有远超经典计算机的能力优势，这是因为它具有并行计算的能力。量子计算机是一种十分高科技的物理装置。这种物理装置的核心原理就是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息。量子计算机的特点主要有处理信息的能力较强、运行的速度较快、应用范围较广等。与普通的计算机相比，量子计算机在一些特定的问题上具有天然的优势，能大幅缩短运行的时间。在未来的人工智能，物联网等领域都有广泛应用。

量子计算机在处理特定问题时，具有远超经典计算机的能力优势，这是因为它具有并行计算的能力。量子计算机是一种十分高科技的物理装置。这种物理装置的核心原理就是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息。量子计算机的特点主要有处理信息的能力较强、运行的速度较快、应用范围较广等。与普通的计算机相比，量子计算机在一些特定的问题上具有天然的优势，能大幅缩短运行的时间。在未来的人工智能，物联网等领域都有广泛应用。

计算载体的不同，普通计算机的载体是集成电路，应用的是电路分析，量子计算机的载体是分子原子甚至更小的基本粒子，应用的量子相干性，但计算原理是一样的，和几千年前的算盘如出一辙

计算机里面有很多指令集，其中最简单的指令是加法，至于减法、乘法和除法，都可以通过加法来实现。有了加减乘除，就可以解方程、算微积分、画图、播放视频等。不管多复杂的计算机指令集，本质上都在做加法。 计算机采用二进制，半导体二极管可以在电路中充当开关，一长排的二极管可以表示一个很大的数字，而很多排的二极管可以表示很多数字。换句话说，二极管可以用来存储数据，这就是存储器。 更有意思的是，二极管不但能用来存储数据，还能用来进行数学计算。想象一条路上放着两扇门，如果两扇门都是关的，那这条路就不通，相当于0乘0等于0，一扇开一扇关，还是不通，相当于0乘1等于0，或者1乘0等于0。但如果两扇门都开了，这条路就通了，相当于1乘1等于1。因此，我们可以用二极管的开关状态实现乘法运算。如果在一个集成电路上集成很多个二极管，就可以用来对数据进行计算，这就是处理器。 计算机的两大核心——存储器和处理器，都是用半导体二极管做出来的。量子力学的一个最重要的应用就是制造二极管，如果没有量子力学，就不会有计算机了。 第一代计算机是电子管计算机，这种计算机又大又笨重，运算速度也慢，造价还特别贵。 第二代计算机叫晶体管计算机。 第三代计算机是用中小规模的集成电路做出来的。 第四代计算使用大规模和超大规模集成电路做出来的。 这些都是经典计算机，他们的工作原理满足经典力学。而量子计算机的工作原理满足量子力学。 经典计算机包括存储器和处理器两大部分，它们最基本的元器件都是二极管，二极管的主要功能就是开和关，一个经典的二极管，要么是100%的开，要么是100%的关，不会有第三种可能。 可是量子计算机不一样。前面的不确定性原理讲过，一个微观粒子可以即出现在一个地方，同时又出现在另一个地方。类似的，一个量子计算机中的元器件，也可以既处于开的状态，也处于关的状态。比如，它可能50%是开的，50%是关的；也可能30%是开的，70%是关的；还可能45.5%是开的，54.5%是关的。总之，最后加起来总共是100%。 这与我们的日常经验完全不符。不过在量子力学里，这就是世界的本来面目。 我们说“薛定谔的猫”处于50%的活着和50%死掉叠加的状态，这被称为量子力学的哥本哈根解释。 量子计算机的主要元件是一种奇特的开关，它可以同时处于开和关叠加的状态。但为什么有了这种开关，量子计算机就特别厉害呢？ 量子计算机与经典计算机最核心的区别是，量子计算机基本元件构成的开关既可以是开的，同时也是关的。换句话说，它可以同时表示0和1这两个数字。这样的量子开关被称为量子比特。 一个经典开关，它能存储的数字只有0或1，存了一个就不能再存另一个。而一个量子开关，它有50%的几率存储0，还有50%的几率存储1，存了一个后还能再存另一个；换言之，一个量子开关就可以表示0和1这两个数字。 两个经典开关，一次还是只能表示一个数字；但如果是两个量子开关，一次就能表示00、01、10、11这四个数字。以此类推，随着开关数的增加，经典系统一次表示的数字依然是一个，但量子系统一次表示的数字将会以指数方式快速增加。当量子开关达到20个时候，它一次能表示的数字就会超过100万。这就是为什么量子计算机的计算能力会如此强大。 人类大脑有着我们目前所知的宇宙中最复杂的结构。目前的脑科学研究表明，人类大脑其实很像一台计算机，它也有存储器和处理器，其中存储器是帮助我们记忆的，而处理器是帮助我们思考的。人脑的最基本单元，也就是它的开关，是神经元。 神经元的中间像一个复杂的开关，外面的部分像很多根接出来的电线，几个神经元连在一起的样子，像一个小规模的集成电路。人脑中大概有860亿个神经元，像一个超大规模的集成电路。 神经元是可以放电的，大量神经元一起放电时就会向外辐射脑电波。 彭罗斯坚信人类大脑是一台量子计算机。

量子这个单位是物理量上最小的单位，电子，光子都是量子的一种，量子可以表示多种状态，很少的量子比特就能实现大量的计算

从原理上讲, 经典计算可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换(逻辑门操作) 的物理过程。 基于经典比特的非 0 即 1 的确定特征，经典算法是通过经典计算机(或经典图灵机)的内部逻辑电路加以实现的。 而量子计算， 则是基于量子比特的既 |0> 又 |1>相干叠加特征，对可由量子叠加态描述的输入信号,根据量子的算法要求，进行叫做“量子逻辑门操作”的幺正变换。 这是一个被人为控制的、以输入态为初态的量子物理演化过程。对末态 — 输出态进行量子测量，给出量子计算的结果。 顾名思义，所谓的量子计算机(quantum computer) 就是实现这种量子计算过程的机器。

光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。它由激光器、光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件和设备构成，随着现代光学与计算机技术、微电子技术相结合，在不久的将来，光子计算机将成为人类普遍的工具。

利用量子纠缠原理

研究量子计算机需要具备量子力学、普通物理、计算机原理相关知识的。在硕士研究生层次的学习中，研究量子计算机是属于物理学专业的量子通讯与量子计算方向。量子计算机的难点：1、量子消相干量子计算的相干性是量子并行运算的精髓，但在实际情况下，量子比特会受到外界环境的作用与影响，从而产生量子纠缠。量子相干性极易受到量子纠缠的干扰，导致量子相干性降低，也就是所谓的消相干现象。实际的应用中，无法避免量子比特与外界的接触，量子的相干性也就不易得到保持。所以，量子消相干问题是目前需要解决的重要问题之一，它的解决将在一定程度上影响着量子计算机未来的发展道路。2、量子纠缠量子作为最小的颗粒，遵守量子纠缠规律。即使在空间上，量子之间可能是分开的，但是量子间的相互影响是无法避免的。介于此，量子纠缠技术被联想到量子信息的传递领域。在一定意义上，利用量子之间飞快的交流速度从而实现信息的传递。 3、量子并行计算量子计算机独特的并行计算是经典计算机无法比拟的重要的一点。同样是一个n位的存储器，经典计算机存储的结果只有一个。但是量子计算机存储的结果可达2n。其并行计算不仅在存储容量上远超越了后者，而且读取速度快，多个读取和计算可同时进行。正是量子并行计算的重要性，它的有效应用也成为了量子计算机发展的关键之一。4、量子不可克隆量子不可克隆性，是指任何未知的量子态不存在复制的过程，既然要保持量子态不变，则不存在量子的测量，也就无法实现复制。对于量子计算机来说，无法实现经典计算机的纠错应用以及复制功能。扩展资料：量子计算机理论上具有模拟任意自然系统的能力，同时也是发展人工智能的关键。由于量子计算机在并行运算上的强大能力，使它有能力快速完成经典计算机无法完成的计算。这种优势在加密和破译等领域有着巨大的应用。 （1）天气预报：如果我们使用量子计算机在同一时间对于所有的信息进行分析，并得出结果，那么我们就可以得知天气变化的精确走向，从而避免大量的经济损失。 （2）药物研制：量子计算机对于研制新的药物也有着极大的优势，量子计算机能描绘出万亿计的分子组成，并且选择出其中最有可能的方法，这将提高人们发明新型药物的速度，并且能够更个性化的对于药理进行分析。（3）交通调度：量子计算机可以根据现有的交通状况预测交通状况，完成深度的分析，进行交通调度和优化。 （4）保密通信：不仅仅是对于我们生活相近的方面，量子计算机对于加密通信由于其不可克隆原理，将会使得入侵者不能再不被发现的情况下进行破译和窃听，这是量子计算机本身的性质决定的。参考资料：百度百科-量子计算机

1947年，美国计算机工程师霍华德·艾肯说，只需要六个比特位的电脑将能够满足世界的所有计算需求。当然，霍华德没有想到科学研究以及人们生活会产生如此大量数据，个人电脑的激增和互联网的出现，这些都推动了我们对计算能力的需求。 如果按照摩尔定律的规定，微处理器上的晶体管数量每18个月继续增加一倍，那么2020年或2030年将发现微处理器上的电路在原子尺度上进行测量。而到达原子尺度则不可控，所以我们的下一步是创造量子计算机，它将利用原子和分子的力量来执行记忆和处理任务。 图灵于20世纪30年代开发的 图灵机 是一种理论设备，由无限长度的磁带组成，分为小方块，每个方块可以包含符号（1或0）或留空。读写设备读取这些符号和空白，从而为机器提供执行某个程序的指令。 这听起来很熟悉吧？ 那么，在 量子图灵机 中，区别在于磁带存在于量子状态，读写头也是如此。这意味着磁带上的符号可以是0或1或0和1的叠加态；换句话说，符号同时是0和1（以及其间的所有点）。普通的图灵机一次只能执行一次计算，但量子图灵机可以同时执行多次计算（2的n次方）。 今天的计算机，通过操纵存在于两种状态之一的位来工作：0或1。量子计算机不限于两种状态；它们将信息编码为量子比特，它们可以叠加存在。量子点代表原子、离子、光子或电子以及它们各自的控制设备，它们一起工作以充当计算机的存储器和处理器。因为量子计算机可以同时包含这些 多个态 ，所以它有可能比当今最强大的超级计算机强大数万倍。（例如，一个500量子位的计算机，它每一步就可以实现多达2的500次方的运算） 举个简单的例子，拿我国的 天河二号 超级计算机来比较，一个需要 天河二号 运算100年的计算，换为量子计算机的话，理论上只需要0.02秒的时间。 量子比特的叠加使量子计算机具有固有的并行性。根据物理学家David Deutsch的说法，这种并行性允许量子计算机同时处理一百万次计算。一个50量子比特位计算机将等同与传统超级计算机的处理能力，该计算机可以以每秒数万亿次浮点运算运行。今天通用的家庭台式计算机以每秒数十亿次浮点运算的速度运行。 在量子计算机的研发过程中，有 两大难题 需要突破，一是算法的确定，二是要选择合适的材料和制造条件，来制造出量子计算机。 首先在算法方面，由于量子计算机完全不同于现有的计算机系统，因此，它的整个算法都要重新研究确定，其中由贝尔实验的美国科学家 彼得.秀尔 所提出的 秀尔算法 被广泛采用。 由于量子计算机系统环境的要求极为苛刻，环境的热辐射、电磁辐射和材料缺陷都会引起计算错误，因此，人们一直在寻求最适合的材料。 1 超导材料铌，这个材料需要主机被液态氦冷冻到0.005K，即零下273.145摄氏度（比较成熟）， 2 稀土金属，例如镨（探究中）。 计算机科学家通过使用控制设备控制在量子计算机中充当量子位的微观粒子。 离子阱使用光学或磁场（或两者的组合）来捕获离子。 光阱使用光波来捕获和控制粒子。 量子点由半导体材料制成，用于包含和操纵电子。 半导体杂质通过使用半导体材料中的"不需要的"原子来包含电子。 超导电路允许电子在非常低的温度下几乎没有电阻地流动。 下面，将介绍量子计算领域的一些最新进展 2001年来自IBM和斯坦福大学的科学家在量子计算机上成功演示了Shor算法。Shor算法是一种寻找数字素数因子的方法（在密码学中起着固有的作用）。他们使用7比特的计算机来找出15的因子，计算机正确地推断出素因子是3和5。 2005年因斯布鲁克大学的量子光学和量子信息研究所宣布他们使用离子阱创造了第一个8量子比特位的计算机。 2006年滑铁卢和马萨诸塞州的科学家们设计了一种12比特系统的量子控制方法。 2007年加拿大初创公司D-Wave展示了一款商用16量子比特位的计算机（猎户座）。计算机解决了数独谜题和其他模式匹配问题。该公司声称它将在2008年之前已生产出了实用的系统。 2015年3月 谷歌发布了首款达到 9量子位的芯片 ，该产品基于量子纠缠协议和线性结构进行设计，并利用名为"基偶校验"的检查方法，通过测量每个量子位的相互作用来追溯计算过程，从而降低因量子纠缠现象导致的计算错误率。 但量子计算仍处于早期发展阶段，许多计算机科学家认为创建实用的量子计算机所需的技术还需要数年时间，量子计算机必须有50量子比特才能解决现实问题。

超快的并行计算。“量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。优势：量子计算机拥有强大的量子信息处理能力，对于海量的信息，能够从中提取有效的信息进行加工处理使之成为新的有用的信息。量子信息的处理先需要对量子计算机进行储存处理，之后再对所给的信息进行量子分析。运用这种方式能准确预测天气状况，目前计算机预测的天气状况的准确率达75%，但是运用量子计算机进行预测，准确率能进一步上升，更加方便人们的出行。传统的计算机通常会受到病毒的攻击，直接导致电脑瘫痪，还会导致个人信息被窃取，但是量子计算机由于具有不可克隆的量子原理这些问题不会存在，在用户使用量子计算机时能够放心地上网，不用害怕个人信息泄露。另一方面，量子计算机拥有强大的计算能力，能够同时分析大量不同的数据，所以在金融方面能够准确分析金融走势，在避免金融危机方面起到很大的作用。

是通过使处理数字信息的人们熟知的分立特性与量子力学奇异的分立特性相对应而进行计算的。在量子计算机中半翻转的量子位则开辟了新型计算的途径。量子计算机具有量子并行性和运行速度非常快的特点，它可以用于模拟其他的量子系统，可以用于大数的分解因子。现在量子计算机正在研制实验阶段。

量子计算机在处理特定问题时具有远超经典计算机的能力优势，这是因为它具有并行计算的能力。量子计算机是一种使用量子力学的计算机，它能比普通计算机更高效地执行某些特定的计算。所以说，量子计算机是一种计算机，但它不是简单的“进阶版”计算机。和我们现在所理解的“电脑”差别很大——两者的计算形式不一样。举个例子：如果经典计算机是蜡烛，量子计算机就是电灯泡，二者都是为了发光，但是点亮方式不同、照亮范围也有区别。即使你不断改良蜡烛，也做不出来电灯泡。经典计算机的计算是用一系列的0和1来存储信息。0和1系列中的每个单位被称为比特，一比特可以被设置为0或1；量子计算机是用用量子比特来存储信息。每个量子比特不仅能设置为1或0，还可以设置为1和0。量子计算机能够同时承载更多内容。普通的计算机单元一次只能处理一个比特；量子计算机则可以一次处理1个“量子比特”，从而使处理速度大大提升。量子计算机不光有强大的储存能力，它的并行计算的能力也十分强大。就像在房间内开灯，光可以在一瞬间穿过墙壁上的所有缝隙。量子计算机能够进行高速并行的量子计算，就是这个原理。

　　量子计算机（quantum computer），是一种全新的基于量子理论的计算机，遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。量子计算机应用的是量子比特，可以同时处在多个状态，而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。　　量子计算机可以进行大数的因式分解，和Grover搜索破译密码，但是同时也提供了另一种保密通讯的方式。在利用EPR对进行量子通讯的实验中中我们发现，只有拥有EPR对的双方才可能完成量子信息的传递，任何第三方的窃听者都不能获得完全的量子信息，正所谓解铃还需系铃人，这样实现的量子通讯才是真正不会被破解的保密通讯。此外量子计算机还可以用来做量子系统的模拟，人们一旦有了量子模拟计算机，就无需求解薛定愕方程或者采用蒙特卡罗方法在经典计算机上做数值计算，便可精确地研究量子体系的特征。

大概包括（1）计算机系统概论，（2）运算方法和运算器，（3）存储系统，（4）指令系统，（5）中央处理机，（6）总线系统，（7）外围设备，（8）输入输出系统，（9）操作系统支持，（10）高性能处理机体系结构

或许计算相干的数据，或是解信息，拥有着计算的才，拥有着复杂的，或许处置惩罚计算方面的瓶颈成绩，具有促进成长的感化的首要是通过方面的冲破，加上保险系统方面的清算，履行着相关的运作

量子计算机，顾名思义，就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。经典计算机具有如下特点：　　其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即|0110110＞。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态：C1|0110110＞＋C2|1001001＞。　　经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。　　相应于经典计算机的以上两个限制，量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特（qubits））,量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的么正变换。因此量子计算机的特点为:　　量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交；　　量子计算机中的变换为所有可能的么正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。　　由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算机的输出结果。这种计算称为量子并行计算。　　无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。遗憾的是，在实际系统中量子相干性很难保持。在量子计算机中，量子比特不是一个孤立的系统，它会与外部环境发生相互作用，导致量子相干性的衰减，即消相干（也称“退相干”）。因此，要使量子计算成为现实，一个核心问题就是克服消相干。而量子编码是迄今发现的克服消相干最有效的方法。主要的几种量子编码方案是：量子纠错码、量子避错码和量子防错码。量子纠错码是经典纠错码的类比，是目前研究的最多的一类编码，其优点为适用范围广，缺点是效率不高。　　迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机!

量子计算机原理 量子计算机的核心部分在于离子电磁阱作用，通过核磁共振给通电的离子电磁阱热浴使原子能级中的量子位对齐形成离散能级谱，而晶格中的原子、离子经过光学谐振腔作用使原子、离子进行受激辐射组成量子线路，随后因在超导环境中的低熵状态下使量子不易流失从而利于纠错。那为什么量子计算机存在“1和“0”同时占有一个位置（叠加态），先从环绕原子的电子说起，一个原子基态的一条轨道上只存在互为相反方向运动的两个电子，这就是同一条轨道同时存在“0”和“1”两个电子的原因。而量子线路原理，激发态与基态能够互为交换电子是因为光学谐振腔中的激光辐射使基态与激发态中的电子轨道发生弹性跃迁或互换，同时也可使原子之间的电子云发生偏振。而量子线路中的电子能级跃迁或互换的规律被称为互换闸，一个能级电子的旋转规律被称为旋转闸。离子电磁阱中的原子量子位元能级的不同是线性的，代表着有多少能级相当于多少几何空间，最外层包裹一直到最里层称为几何空间数学图形。而在低温超导环境的超导元器件中，由于它的晶格原子能级电子在极低温的环境因超导迈斯纳效应原子周围的磁矩吸引力变强了，有效的防止了量子去相干性的发生，有效的控制了量子围绕原子的规则，并利于纠错码纠错。如何运用纠错码原理纠错量子码，一个能级的所有电子对是有限的，而能级的层数也是有限的，我们以每个能级的电子对个数分为两部分，一部分能级的总电子对数分为奇数码，另一部分能级的总电子对数分为偶数码，这是纵向分部。而横向分布则为所有能级中每个能级的一个电子对与所有能级的各电子对互相连接，所有能级的每个能级的每个电子对一部分为奇数码，另一部分为偶数码。当其中一个电子对消失后这行这列就少了一个0和1叠加数，而如果是电子对中的一个电子退相干，那么剩下一个电子必然会找到其他电子形成电子对，然而始终会少一个0或1，这样也就方便查询。而为了使大量晶格中的离子电磁阱连接，需要用到激光器和激光干涉仪以及分光镜，作用于连接所有的离子电磁陷阱。极化码原理 极化码原理，在信道中分为0和1信道，极化码通常以0或1两端极化无限分类，趋向于末端1的传输信息比特，趋向于末端0的传输于冻结比特，信息比特是通过N个子信道无限信道分解，分解的子信道一端向1的信道中无限组合称为传输新信息的信道。另一端N个子信道分解无限趋于0的称为冻结信道它包含相互已存在的信息。通过以极化码的形式编码，在极化码编码完成后开始解码，极化码在香农信道中更接近极限，趋于冻结信道传输于表面知识，趋于信息信道传输内部消息，通常组合信道在趋于1时通过滤波功能使信道频率完美接近无噪声，另一端则无限分解直到0，所有趋于0的子信道会被自动删除，所以不用提供滤波功能。我们先使信息比特做CRC寄存器检验列出信息比特序列，再使信息比特进行极化码编码，完成编码后极化码通过SCL编译时，SCL选择了极化码多条有效路径并进行路径保留（实际上极化码有效路径只有一条）通过CRC寄存器检验路径与之前CRC检验信息比特序列之间以商的形式对比（等于完全相同0的商）以对比的检验码和有效信息比特同时发送给接收方在解码时由于信道中其他的赫兹波频（闪电）对正常信道产生干扰造成的误差率影响了有效信息比特产生了错误传输，就可以通过检验码对信息比特进行反复纠错，以重新自动传送有效信息比特来达到正确解码。

是利用量子纠缠效应

量子计算机在1980年代多处于理论推导状态。1994年彼得·秀尔（Peter Shor）提出量子质因子分解算法后，因其对于通行于银行及网络等处的RSA加密算法可以破解而构成威胁之后，量子计算机变成了热门的话题，除了理论之外，也有不少学者着力于利用各种量子系统来实现量子计算机。半导体靠控制集成电路来记录及运算信息，量子计算机则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算信息。 1994年，贝尔实验室的专家彼得·秀尔（Peter Shor）证明量子计算机能做出离散对数运算，而且速度远胜传统计算机。因为量子不像半导体只能记录0与1，可以同时表示多种状态。如果把半导体比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40比特的量子计算机，就能在很短时间内解开1024位计算机花上数十年解决的问题。

量子计算机是采用基于量子力学原理的计算模式。量子计算机就是基于量子力学基本原理的计算机，和常规计算机的区别主要在于其基本信息单元不是比特（bit）而是量子比特（qubit）。之前我们用0和1表示两个状态，而量子计算机的两个状态用0和1的相应量子叠加态来表示，单个量子CPU具有强大的并行处理数据的能力，其运算能力随CPU的个数指数增加！现在我们人手一台的笔记本电脑，计算速度已经很快了，但是当多任务并行的时候，比如快速打开杀毒软件、浏览器、办公软件、音视频软件，就会经常卡顿 ，之所以卡顿，是受传统计算机的计算方式所限，即串行计算。而量子计算是并行计算，即可同时处理多任务进程而互不影响。卡顿的情况就不存在了。量子计算机可用于海量数据的计算。再举个例子，我们现在的网络加密依赖于RSA公钥体系，即传统的计算机很难完成大数的质数分解计算，而量子计算可以把计算过程按数量级缩减，经典计算机几十亿年都不能完成的计算，量子计算机只要几分钟就可以完成了。在量子计算机面前，基于RSA公钥体系的所有的邮件、银行账户、机密文件都将被轻而易举的攻破。好在我们已经有了从物理原理上阻止窃密的量子通信，量子计算机真正研发成功之后，整个世界的加密体系必然要换一换，小伙伴们大可不必担心。

1、量子计算机就是用量子比特代替原来的普通比特。 2、从物理层面上来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是使用自旋方向受控的粒子（比如质子核磁共振）或者偏振方向受控的光子（学校实验大多用这个）等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。 3、从计算原理上来看，量子计算机的输入态既可以是离散的本征态（如传统的计算机一样），也可以是叠加态（几种不同状态的几率叠加），对信息的操作从传统的“和”，“或”，“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换，输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活，并能实现并行计算。

量子计算的原理就是将量子力学系统中量子态进行演化结果。量子计算机的基本原理还是冯诺伊曼体系结构，量子计算机依然是分为两个主要单元，计算单元和存储单元。量子计算机和现在的电子计算机最大的不同在于其使用的存储单元，量子计算机用来存储数据的东西叫“量子比特”。量子计算机量子客体的波粒两象性迫使人们不得不引入波函数（量子态）来描述量子客体的状态，著名物理学家费曼曾指出：量子力学的精妙之处在于引入几率幅（即量子态）的概念。事实上，量子世界的千奇百怪的特性正是起源于这个量子态，而关于量子理论的长期激烈争论的焦点也在这个量子态。事实上，按照量子力学理论， EPR粒子对处在所谓的纠缠态上，这个量子态最大地违背 Bell不等式，有着奇特的性质：我们无法单独地确定某个粒子处在什么量子态上，这个态给出的唯一信息是两个粒子之间的关联这类整体的特性，实验上已成功地制备这类纠缠态。以上内容参考：百度百科——量子计算机

强大的量子计算机可以破解加密并解决经典机器无法解决的问题。虽然目前还没有人成功制造出这样的设备，但最近我们看到了进步的步伐——那么，会是新的一年吗？目前，注意力集中在一个被称为量子霸权的重要里程碑上：在合理的时间范围内，量子计算机能够完成经典计算机无法完成的计算。 谷歌在2019年首次使用具有 54 个量子位（常规计算位的量子等价物）的设备来执行称为随机抽样计算的基本上无用的计算，从而实现了这一目标。2021 年，中国科学技术大学的一个团队使用 56 个量子比特解决了一个更复杂的采样问题，后来又用 60 个量子比特将其推得更远。 但IBM 的Bob Sutor表示，这种跨越式 游戏 是一项尚未产生真正影响的学术成就。只有当量子计算机明显优于经典计算机并且能够解决不同问题时，才能实现真正的霸权，而不是目前用作基准的随机抽样计算。 他说，IBM 正在努力实现“量子商业优势”——在这一点上，量子计算机可以比传统计算机更快地为研究人员或公司解决真正有用的问题。Sutor说，这还没有到来，也不会在新的一年到来，但可以预期在十年内。 量子软件公司Classiq的联合创始人Nir Minerbi则更为乐观。他认为，新的一年将在一个有用的问题中展示量子霸权。 还记得第一辆电动 汽车 问世的时候吗？它们对于开车去杂货店很有用，但也许不适合开车300公里送孩子上大学。就像电动 汽车 一样，量子计算机会随着时间的推移变得越来越好，使其在更广泛的应用中发挥作用。 解决实际问题存在许多障碍。首先是设备需要数千个量子比特才能做到这一点，而且这些量子比特也必须比现有的更稳定和可靠。研究人员很可能需要将它们分组在一起，以作为单个“逻辑量子比特”工作。这有助于提高保真度，但会削弱规模的改进：数千个逻辑量子位可能需要数百万个物理量子位。 随着时间的推移，量子计算机会变得更好，在一系列应用中变得有用 研究人员还致力于量子纠错，以在出现故障时对其进行修复。谷歌在2021年7月宣布，其Sycamore处理器能够检测并修复其超导量子比特中的错误，但执行此操作所需的额外硬件引入的错误多于修复的错误。马里兰州联合量子研究所的研究人员后来设法用他们捕获的离子量子比特通过了这个关键的收支平衡阈值。 即便如此，现在还为时过早。如果通用量子计算机在新的一年解决了一个有用的问题，那将是“相当令人震惊的”。在任意时间内保护单个编码的量子位，更不用说对数千或数百万个编码的量子位进行计算了。 量子计算机需要多大才能破解比特币加密或模拟分子？ 预计量子计算机将具有颠覆性，并可能影响许多行业领域。因此，英国和荷兰的研究人员决定 探索 两个截然不同的量子问题：破解比特币（一种数字货币）的加密以及模拟负责生物固氮的分子。研究人员描述了他们创建的一种工具，用于确定解决此类问题需要多大的量子计算机以及需要多长时间。 这一领域的大部分现有工作都集中在特定的硬件平台、超导设备上，就像 IBM 和谷歌正在努力开发的那样。不同的硬件平台在关键硬件规格上会有很大差异，例如运算速率和对量子比特（量子比特）的控制质量。许多最有前途的量子优势用例将需要纠错量子计算机。纠错可以通过补偿量子计算机内部的固有错误来运行更长的算法，但它是以更多物理量子比特为代价的。从空气中提取氮来制造用于肥料的氨是非常耗能的，改进这一过程可能会影响世界粮食短缺和气候危机。相关分子的模拟目前甚至超出了世界上最快的超级计算机的能力，但应该在下一代量子计算机的范围内。 我们的工具根据关键硬件规格自动计算纠错开销。为了让量子算法运行得更快，我们可以通过添加更多物理量子位来并行执行更多操作。我们根据需要引入额外的量子位以达到所需的运行时间，这严重依赖于物理硬件级别的操作速率。大多数量子计算硬件平台都是有限的，因为只有彼此相邻的量子位才能直接交互。在其他平台中，例如一些捕获离子的设计，量子位不在固定位置，而是可以物理移动——这意味着每个量子位可以直接与大量其他量子位相互作用。 我们 探索 了如何最好地利用这种连接遥远量子位的能力，目的是用更少的量子位在更短的时间内解决问题。我们必须继续调整纠错策略以利用底层硬件的优势，这可能使我们能够使用比以前假设的更小的量子计算机来解决影响深远的问题。 量子计算机在破解许多加密技术方面比经典计算机更强大。世界上大多数安全通信设备都使用 RSA 加密。RSA 加密和比特币使用的一种（椭圆曲线数字签名算法）有一天会容易受到量子计算攻击，但今天，即使是最大的超级计算机也永远不会构成严重威胁。研究人员估计，一台量子计算机需要的大小才能在它实际上会构成威胁的一小段时间内破解比特币网络的加密——在它宣布和集成到区块链之间。交易支付的费用越高，这个窗口就越短，但可能从几分钟到几小时不等。 当今最先进的量子计算机只有50-100个量子比特。“我们估计需要30[百万] 到3亿物理量子比特，这表明比特币目前应该被认为是安全的，不会受到量子攻击，但这种尺寸的设备通常被认为是可以实现的，未来的进步可能会进一步降低要求。比特币网络可以对量子安全加密技术执行‘硬分叉"，但这可能会由于内存需求增加而导致网络扩展问题。 研究人员强调了量子算法和纠错协议的改进速度。四年前，我们估计捕获离子设备需要 10 亿个物理量子比特才能破解 RSA 加密，这需要一个面积为 100 x 100 平方米的设备。现在，随着全面改进，这可能会显着减少到仅仅 2.5 x 2.5 平方米的面积。大规模纠错量子计算机应该能够解决经典计算机无法解决的重要问题。模拟分子可应用于能源效率、电池、改进的催化剂、新材料和新药的开发。进一步的应用程序全面存在——包括金融、大数据分析、飞机设计的流体流动和物流优化。 什么是量子启示录？ 想象一个加密的秘密文件突然被破解的世界——这就是所谓的“量子启示录”。简而言之，量子计算机的工作方式与上个世纪开发的计算机完全不同。从理论上讲，它们最终可能会比今天的机器快很多很多倍。这意味着面对一个极其复杂和耗时的问题——比如试图解密数据——其中有数十亿的多个排列，如果有的话，一台普通的计算机需要很多年才能破解这些加密。但理论上，未来的量子计算机可以在几秒钟内完成这项工作。这样的计算机可以为人类解决各种问题。英国政府正在牛津郡哈威尔投资国家量子计算中心，希望彻底改变该领域的研究。 一种用于量子计算的新语言 Twist是麻省理工学院开发的一种编程语言，可以描述和验证哪些数据被纠缠在一起，以防止量子程序中的错误。时间结晶、微波炉、钻石，这三个不同的东西有什么共同点？量子计算。与使用比特的传统计算机不同，量子计算机使用量子比特将信息编码为0或1，或两者同时编码。再加上来自量子物理学的各种力量，这些冰箱大小的机器可以处理大量信息——但它们远非完美无缺。就像我们的普通计算机一样，我们需要有正确的编程语言才能在量子计算机上正确计算。 对量子计算机进行编程需要了解一种叫做“纠缠”的东西，这是一种用于各种量子比特的计算机，它可以转化为强大的能量。当两个量子位纠缠在一起时，一个量子位上的动作可以改变另一个量子位的值，即使它们在物理上是分开的，这引起了爱因斯坦对“远距离幽灵动作”的描述。但这种效力同样是弱点的来源。在编程时，丢弃一个量子位而不注意它与另一个量子位的纠缠会破坏另一个量子位中存储的数据，从而危及程序的正确性。 麻省理工学院计算机科学与人工智能 (CSAIL) 科学家旨在通过创建自己的量子计算编程语言 Twist 来解开谜团。Twist 可以通过经典程序员可以理解的语言来描述和验证量子程序中纠缠了哪些数据。该语言使用一个称为纯度的概念，它强制不存在纠缠并产生更直观的程序，理想情况下错误更少。例如，程序员可以使用 Twist 表示程序作为垃圾生成的临时数据不会与程序的答案纠缠在一起，从而可以安全地丢弃。 虽然新兴领域可能会让人感觉有点浮华和未来感，但脑海中浮现出巨大的金属机器的图像，但量子计算机具有在经典无法解决的任务中实现计算突破的潜力，例如密码学和通信协议、搜索以及计算物理和化学。计算科学的主要挑战之一是处理问题的复杂性和所需的计算量。经典的数字计算机需要非常大的指数位数才能处理这样的模拟，而量子计算机可能会使用非常少量的量子位来做到这一点——如果那里有正确的程序。 “我们的语言 Twist 允许开发人员通过明确说明何时不得与另一个量子位纠缠来编写更安全的量子程序，”麻省理工学院电气工程和计算机科学博士生、有关 Twist的新论文的主要作者 Charles Yuan 说. “因为理解量子程序需要理解纠缠，我们希望 Twist 为开发语言铺平道路，让程序员更容易应对量子计算的独特挑战。” 解开量子纠缠 想象一个木箱，它的一侧伸出一千根电缆。您可以将任何电缆从包装盒中拉出，也可以将其完全推入。 在你这样做一段时间后，电缆会形成一个位模式——零和一——取决于它们是在里面还是在外面。这个盒子代表了经典计算机的内存。该计算机的程序是关于何时以及如何拉电缆的一系列指令。 现在想象第二个外观相同的盒子。这一次，你拉一根电缆，看到它出现时，其他几根电缆被拉回了里面。显然，在盒子内部，这些电缆不知何故相互缠绕。 第二个框是量子计算机的类比，理解量子程序的含义需要理解其数据中存在的纠缠。但是检测纠缠并不简单。你看不到木箱，所以你能做的最好的就是尝试拉动电缆并仔细推理哪些是纠缠的。同样，今天的量子程序员不得不用手推理纠缠。这就是 Twist 的设计有助于按摩其中一些交错的部分。 科学家们设计的Twist具有足够的表现力，可以为著名的量子算法编写程序并识别其实现中的错误。为了评估Twist的设计，他们对程序进行了修改，以引入某种对于人类程序员来说相对不易察觉的错误，并表明Twist可以自动识别错误并拒绝程序。 他们还测量了程序在运行时方面的实际执行情况，与现有的量子编程技术相比，它的开销不到4%。 对于那些担心量子在破解加密系统方面的“肮脏”名声的人来说，Yuan 表示，目前还不清楚量子计算机在实践中能够在多大程度上实现其性能承诺。“在后量子密码学方面正在进行大量研究，这些研究之所以存在，是因为即使是量子计算也不是万能的。到目前为止，有一组非常具体的应用程序，人们在这些应用程序中开发了量子计算机可以超越经典计算机的算法和技术。” 重要的下一步是使用Twist创建更高级别的量子编程语言。今天的大多数量子编程语言仍然类似于汇编语言，将低级操作串在一起，没有注意数据类型和函数等东西，以及经典软件工程中的典型内容。 量子计算机容易出错且难以编程。通过引入和推理程序代码的“纯度”，Twist 通过保证一段纯代码中的量子位不会被不在该代码中的位更改，朝着简化量子编程迈出了一大步。 这项工作得到了麻省理工学院-IBM 沃森人工智能实验室、国家科学基金会和海军研究办公室的部分支持。 【注释. 量子计算机】 量子计算机是一种直接利用量子力学现象（如叠加和纠缠）对数据进行运算的计算设备。量子计算背后的基本原理是量子属性可以用来表示数据并对这些数据执行操作。 尽管量子计算仍处于起步阶段，但已经进行了一些实验，在这些实验中，量子计算操作是在非常少量的量子比特（量子二进制数字）上执行的。实践和理论研究都在继续进行，许多国家政府和军事资助机构支持量子计算研究，以开发用于民用和国家安全目的的量子计算机，例如密码分析。 如果可以建造大规模的量子计算机，它们将能够比我们目前的任何经典计算机（例如 Shor 算法）更快地解决某些问题。量子计算机不同于DNA计算机和基于晶体管的传统计算机等其他计算机。一些计算架构（例如光学计算机）可能会使用经典的电磁波叠加。如果没有一些特定的量子力学资源，例如纠缠，推测不可能超过经典计算机的指数优势。