量子计算机是一种计算机设计，它利用量子物理学的原理来提高计算能力，使之超过传统计算机所能达到的水平。量子计算机已经在小规模上建成，并在继续将其升级为更实用的模型。

计算机如何工作

计算机以二进制数格式存储数据，从而产生一系列的1&amp；0保留在晶体管等电子元件中。计算机内存的每个组成部分称为位，可以通过布尔逻辑的步骤进行操作，以便根据计算机程序应用的算法，位在1和0模式之间变化（有时称为“开”和“关”）。

量子计算机如何工作

另一方面，量子计算机将信息存储为1、0或两种状态的量子叠加。这种“量子位”比二进制系统具有更大的灵活性。

具体来说，量子计算机将能够比传统计算机执行更高数量级的计算。。。这是一个在密码学和加密领域引起严重关注和应用的概念。一些人担心，一台成功实用的量子计算机会破坏世界金融体系，因为它会破坏计算机安全加密，而加密是基于对大量数字的分解，而这些数字在宇宙的生命周期内是传统计算机无法破解的。另一方面，量子计算机可以在一段合理的时间内计算出这些数字。

要理解这是如何加快速度的，请考虑这个例子。如果量子位元处于1态和0态的叠加状态，并且它与处于相同叠加状态的另一个量子位元进行计算，那么一个计算实际上得到4个结果：1/1结果、1/0结果、0/1结果和0/0结果。这是应用于量子系统的数学结果，当量子系统处于退相干状态时，退相干状态会持续，当它处于状态叠加状态时，直到它崩溃为一种状态。量子计算机同时（或以计算机术语并行）执行多个计算的能力称为量子并行。

在量子计算机中，精确的物理机制在理论上是复杂的，在直觉上是令人不安的。一般来说，它是根据量子物理学的多世界解释来解释的，其中计算机不仅在我们的宇宙中同时进行计算，而且在其他宇宙中也同时进行计算，而各种量子位处于量子退相干状态。虽然这听起来有些牵强，但多世界解释已经证明可以做出与实验结果相符的预测。

量子计算史

量子计算往往可以追溯到理查德·费曼（Richard P.Feynman）1959年的一次演讲，他在演讲中谈到了微型化的影响，包括利用量子效应创造更强大计算机的想法。这篇演讲也被普遍认为是纳米技术的起点。

当然，在实现计算的量子效应之前，科学家和工程师必须更充分地开发传统计算机的技术。这就是为什么多年来，将费曼的建议变成现实的想法几乎没有直接进展，甚至没有兴趣。

1985，牛津大学的David Deutsch提出了“量子逻辑门”的概念，作为一种利用计算机内部量子领域的手段。事实上，Deutsch关于这一主题的论文表明，任何物理过程都可以用量子计算机建模。

近十年后的1994年，AT&T的彼得·肖尔（Peter Shor）设计了一种只需6个量子位就能执行一些基本因式分解的算法。。。当然，立方越多，需要因子分解的数字就越复杂。

一些量子计算机已经建成。第一台是1998年的2量子位量子计算机，可以在几纳秒后失去退相干之前进行简单的计算。2000年，研究小组成功地建造了4量子位和7量子位量子计算机。尽管一些物理学家和工程师对将这些实验升级到全尺寸计算系统所涉及的困难表示担忧，但这方面的研究仍然非常活跃。不过，这些初步步骤的成功确实表明，基本理论是可靠的。

量子计算机的困难

量子计算机的主要缺点与其强度相同：量子退相干。量子比特计算是在量子波函数处于态与态之间的叠加状态时进行的，这使得量子波函数可以同时使用1态和0态进行计算。

然而，当对一个量子系统进行任何类型的测量时，退相干被破坏，波函数坍缩成一个单一的状态。因此，计算机必须以某种方式继续进行这些计算，而不进行任何测量，直到适当的时间，当它可以退出量子态时，进行测量以读取其结果，然后将结果传递给系统的其余部分。

在这种规模上操纵一个系统的物理要求相当高，涉及超导体、纳米技术、量子电子学以及其他领域。每一个领域本身都是一个复杂的领域，仍在充分开发中，因此尝试将它们合并成一个功能量子计算机是一项我并不特别羡慕任何人的任务。。。除了最终成功的人。