量子計算機與經典計算機是有所不同的，其輸入態和輸出態一般為疊加態，其互相之間通常不正交。量子計算機的變換為所有可能的幺正變換。因此可以看出量子計算對經典計算做了極大的擴充，經典計算是一種特殊的量子計算。

　　量子計算最本質的的特征為量子疊加性與相干性，量子計算機對每一個疊加分量實現變換相當于一種經典計算，所有經典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算的輸出結果，這種計算稱為量子并行計算。量子并行計算大大提高了量子計算機的效率。

　　量子計算機原理

　　普通的數字計算機在0和1的二進制系統上運行，稱為“比特”（bit）。但量子計算機要遠遠更為強大。它們可以在量子比特（qubit）上運算，可以計算0和1之間的數值。假想一個放置在磁場中的原子，它像陀螺一樣旋轉，于是它的旋轉軸可以不是向上指就是向下指。

　　常識告訴我們：原子的旋轉可能向上也可能向下，但不可能同時都進行。但在量子的奇異世界中，原子被描述為兩種狀態的總和，一個向上轉的原子和一個向下轉的原子的總和。在量子的奇妙世界中，每一種物體都被使用所有不可思議狀態的總和來描述。

　　想象一串原子排列在一個磁場中，以相同的方式旋轉。如果一束激光照射在這串原子上方，激光束會躍下這組原子，迅速翻轉一些原子的旋轉軸。通過測量進入的和離開的激光束的差異，我們已經完成了一次復雜的量子“計算”，涉及了許多自旋的快速移動。

　　從數學抽象上看，量子計算機執行以集合為基本運算單元的計算，普通計算機執行以元素為基本運算單元的計算（如果集合中只有一個元素，量子計算與經典計算沒有區別）。

　　以函數y=f（x），x∈A為例。量子計算的輸入參數是定義域A，一步到位得到輸出值域B，即B=f（A）；經典計算的輸入參數是x，得到輸出值y，要多次計算才能得到值域B，即y=f（x），x∈A，y∈B。

　　量子計算機有一個待解決的問題，即輸出值域B只能隨機取出一個有效值y。雖然通過將不希望的輸出導向空集的方法，已使輸出集B中的元素遠少于輸入集A中的元素，但當需要取出全部有效值時仍需要多次計算。

　　量子計算機有多強大

　　我們先來了解一下量子計算機的并行運算。假如有一磚窯需要搬磚，你可以一個人完成，只是花費的時間很長，同樣道理，你可以找到9個幫手，那么所要花費的時間大大縮短，但是所需要的員工數量就會增加。而搬磚的工作就需要考慮時間和人員的問題。這就是目前設計算法的基本思考：時間和空間上的考慮。而對于空間上的考慮就是并行運算，很明顯并行運算節省時間，不過卻花費存儲空間（人員）。然而現在所有的任務幾乎都是以節省時間的任務，所以并行運算成為超級運算的核心。然而制約并行運算的關鍵是你首先需要將這些存儲空間（人員）準備好，而后再進行數據、命令控制而已，其中的關鍵是存儲。

　　量子計算機核心優勢就在于存儲。一個量子可以表示0和1的混合態，也就是一個量子可以表示兩個數，二個量子可以表示4個數據，而更多的量子就可以表示更多的數。其中最為神奇的是：如果有兩個量子表示的四個數是并存的，一直存在的，而傳統的計算機僅能存儲一個數。如果你將谷歌的搜索數據通過某種轉換存儲在量子計算機與常規的計算機上，其所需要的存儲比特數目將會有太大的區別。數據顯示一個具備48個量子比特的計算機就可以超越太湖之光的計算能力。那么谷歌公司所能做的僅僅是將檢索信息轉換為量子比特存儲，而后我們通過量子編程在這些量子存儲中找到所需要的檢索信息而已。這就是為什么量子計算機如何厲害。

　　接下來我們看看量子計算機會給我們的會給我們的生活帶來什么樣的變化。

　　中國科學技術大學教授朱曉波說，在我們生活的宏觀世界里，物體的位置、速度等運動規律，都可以通過牛頓力學精確地測算。但在量子微觀世界里，有著與宏觀世界截然不同的規則。

　　量子的神秘之處首先體現在它的“狀態”。在宏觀世界里，任何一個物體在某一時刻有著確定的狀態和確定的位置。但在微觀世界里，量子卻同時處于多種狀態和多個位置的“疊加”。

　　量子力學的開創者之一、奧地利物理學家薛定諤曾用一只貓來比喻量子態疊加：箱子里有一只貓，在宏觀世界中它要么是活的，要么是死的。但如果在量子世界中，它同時處于生和死兩種狀態的疊加。

　　更為詭異的是，量子的狀態還經不起“看”。也就是說，如果你去測量一個量子，那么它就會從多個狀態、多個位置，變成一個確定的狀態和一個確定的位置了。如果你打開“薛定諤的箱子”，貓的疊加狀態就會消失，你會看到一只活貓或一只死貓。

　　如果說一個量子已經很“奇怪”，那么當兩個量子“糾纏”在了一起，那種不確定性連愛因斯坦都受不了了。根據量子力學理論，如果兩個量子之間形成了“糾纏態”，那么無論相隔多遠，當一個量子的狀態發生變化，另一個量子也會超光速“瞬間”發生如同心靈感應的變化。

　　而基于量子的疊加態與糾纏特性，量子計算機被認為將是最具威力的量子信息應用。此次亮相的多光子可編程量子計算機，就是探索之一。未來，其超級計算能力的實現，將為金融分析、氣象預報、藥物設計等大規模計算提供全新的方案。

　　或許現在，你還對量子計算機充滿疑惑，亦或是覺得其也不過如此，但無論怎樣，量子計算機都已不再那么神秘，當我們把量子計算機拉下神壇后，或許我們才可以更加深刻客觀的思考量子計算機于我們而言，是否能夠又一次改變我們的世界？

　　毫無疑問，答案將是肯定的，量子計算機必將挑戰現有經典計算機世界所構建的規則，改變這個世界的運轉模式，但是，這樣的改變也必將是悄無聲息的，它不會像Iphone那樣讓人觸手可及，但它卻在社會的更深層次，更隱秘的層次推動著社會的發展與進步，就像當打電話時，我們并不關心信息是通過傳統通信衛星還是量子通信衛星進行傳送的，我們只關心它能不能通信，然而，量子通信衛星所具有的高并行處理能力和極高安全性能，傳統通信衛星望其項背；當我們乘坐高鐵時，我們并不會考慮它是如何設計建造的，我們只關心它是否夠快，是否夠平穩，然而，量子計算機的海量數據模擬，將會極大的減少設計建造周期，解放設計師的想象力與生產力，達到更快更穩的設計要求。。。。。。或許，在不久的將來，我們能夠預測地震海嘯，或許我們能夠利用更強大的計算能力，往宇宙的深處進發，探索生命的根源，探尋宇宙的起點。

　　量子計算機不再神秘，而它帶來的改變將會陪伴我們每一個人，但它卻摸不著也看不見，或許真正的科技正是這樣，讓人感受不到它的存在。