量子计算机的优点是什么

　　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!

饿..这三种就散几乎用现在科技来说未来10年20年都很难进入桌面领域..而且就算进入了..也不能叫桌面领域了..那完全是另外的一个全新慨念!就像2次元和3次元一样.不同的东西!运算速度的话各有千秋吧..而且这三个计算机.计算级别是现在个人PC无法想象的一个全新概念!我个人感觉发展最快的应该是生物计算机!

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!

有这么一句话,大概意思是这样的：一个物理学家,他首先是一个数学家.
听说量子计算机是普通超级计算机的上亿倍的速度,希望能实现吧.目前实现了量子通信,这方面只是太深奥了,你在网上查查吧,我就不班门弄斧了...

基于捕获离子的量子计算机
1985年Deutsch D证明,利用量子叠加态以及纠缠态进行信息处理,有时会比经典计算机更为有效.以相互纠缠的两个量子位为例,我们可以将它的初始态制成4个输入数据的相干叠加态,即：W> = 00>+11>+01>+10> .当我们使用量子逻辑门,对量子态W>进行线性运算,与经典计算的根本区别在于,每次操作是对4个数据同时进行的（并行操作,分布式计算）.
在具有潜在优势的各种物理系统中,利用捕获的离子实现量子计算被公认是目前最成功的方案.最近,Ospelkaus C等,以及 Timoney N等分别在Nature 上撰文,报告了他们在操控捕获离子方面的新进展.研究表明：用捕获离子代表一个个量子位,这样的物理系统（在未来的实践中,大约包含数百万个相互纠缠的离子）在执行大规模量子计算的任务中,潜能巨大.
类似于经典计算机,在量子计算机中基本组成是量子门,即对量子比特（qubits）实施操控的线路,如：与、或、非门,等等.如前所述,若干量子比特之间的相互纠缠是量子门实现并行操控的基础.一群离子的纠缠将导致非直观的现象：当我们依次测量一个个离子的自旋,测量结果之间是相互关联的；而对于没有纠缠关系的一群离子,测量结果将是完全随机的.
在过去的几年中,我们看到了一批有关量子信息处理的突破性进展,它涉及离子捕获、基于纠缠的量子算法、量子隐形传态等.上述成果,几乎无一例外地使用激光束,用以实现离子间的纠缠以及操控.不幸,激光束的使用带来了花费高且聚焦困难等问题.Ospelkaus等这次使用的操控手段不是激光,而是使用微波,成功地实现了第一个微波量子门操控.另一方面,Timoney等的新进展,同样涉及微波.用微波反复照射离子,使之达到一个态,这个态与外部的干扰退耦合.这项技术可以大大遏制执行计算任务的物理系统发生退相干.使用微波的最大好处在于：可以使用波导结构（它被刻在微芯片上）引导微波辐射按特定的路线行进,以便微波与特定离子（借助于芯片上的电极,离子刚好被捕获于芯片表面）发生相互作用.
（戴闻 编译自 Nature 476（2011）：155,181和185）

量子计算机是利用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.光子计算机是以光子作为传递信息的载体,光互连代替导线互连,以光硬件代替电子硬件,以光运算代替电运算,利用激光来传送信号,并由光导纤维与各种光学元件等构成集成光路.量子计算机速度更快些!

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.
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》

　　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,早先由理查德·费曼提出,一开始是从物理现象的模拟而来的.可他发现当模拟量子现象时,因为庞大的希尔伯特空间使资料量也变得庞大,一个完好的模拟所需的运算时间变得相当可观,甚至是不切实际的天文数字.理查德·费曼当时就想到,如果用量子系统构成的计算机来模拟量子现象,则运算时间可大幅度减少.量子计算机的概念从此诞生.
　　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纸上谈兵状态.一直到1994年彼得·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.
　　半导体靠控制集成电路来记录和运算信息,量子电脑则希望控制原子或小分子的状态,记录和运算信息.