引言

在“摩尔定律”接近临界点的情况下，人们不断地用各种新的方式来代替常规的计算，而在这些新的方式中，最受到人们重视、也最被人们所重视的就是量子计算。

在非完全封闭的系统中，许多外部非受控因素将引起系统的损耗与消相干，因此，如何在系统中实现稳定的稳定的量子位就显得尤为重要。

20世纪初期，伴随着对微观现象的探求和对宏观现象的讨论，人类对微观现象的认知，使其与传统的实验现象有了很大的区别。

与此同时，戈德、丘奇、图林等人也相继提出了三种新的计算模式，从而推动了数码电子计算机的迅速发展。

作为当代科技的中心和基础，资讯已经渗透到人类社会的方方面面。在传统信息论中，信息是由一系列“0”或“1”所组成的二元表示。

因为在内容与格式上有多种表现方式，所以，当代科学所关注的是资讯的测量，而不是资讯的价值。

信息数量的最基本的单元是位。拉丁语中，“com”与“putare”两个单词组成了一个词，意为对信息进行加工，并把它转换成数据。

与经典计算相比，量子计算是一种新的概念，它意味着它的物理过程不再按照传统的理论进行，而是按照量子力学的原理进行。

所以，在进行量子运算时，需要运用到一些非经典的量子特性，例如态的叠加，态的纠缠，态的非局域性等。通常，由于无法复制的量子态，对其进行测量会引起量子态坍塌。

这两种情况导致了在量子运算中常常不能重复或反馈，因此，量子运算与经典运算之间肯定有很大的区别。

与传统的量子计算相比，量子计算又可以被划分成软件和硬件两个层面：软件层面包含了算法分析与设计，量子程序语言，软件等；其中包括量子芯片，量子存储，量子存储等等。根据其对资讯的处理方式，可将其划分为离散变数式与连续变数式.

量子计算也可以从计算模式角度进行划分。在众多的计算模式中，当前最被学术界关注的方案有量子门阵列、单向量子计算、绝热量子计算和拓扑量子计算等四种。

虽然目前在国际上已经取得了很大的进展，但是由于对其基础科学的认识，目前还没有明确的定论。

需要注意的是：当前关于量子电脑的讨论通常是指能够在一定程度上加快某个问题的处理速度。而不是一种单独进行运算的仪器.

与之对应的，所谓的“量子计算”实际上就是一种将程序在量子芯片上运行，然后返回到传统计算机上进行处理的异质计算。

随着对数据处理能力和运算速率的需求越来越大，集成电路的集成化程度也越来越高，而因运算引起的热量已经成为制约其工作效率和使用寿命的瓶颈。

虽然多核、分布式运算可以在一定程度上减轻这一问题，但并不能从根本上解决这一问题，也不能有效地减少运算的能量消耗。

当前，随着3 nm工艺技术的发展，3 nm工艺技术已经成熟，3 nm工艺技术已经成熟，而3 nm工艺技术已成为制约3 nm工艺技术发展的瓶颈。

如何利用量子规则来构建量子芯片和量子存储，并与之相适应的量子运算机制，是当前研究的热点和难点。

基于该理论，基于量子计算中所使用的量子态不依赖于势垒大小，且不依赖于量子比特的变化，在理论上，其器件密度（效率、寿命）将不再受限于热辐射环境。

传统的计算都采用了一定的宏观态0和1来操作。对于非连续可变形式的量子计算，我们将使用复希尔伯特空间中的微量子位（qubit）来实现。

与传统的理论相区别，通常情况下，两个基本矢量的相加形成了一个相加的状态。在一个比特上，用布洛赫来表达的一个量子状态，它可以在一个比特上分散到整个球面上，并且它是球的两极。

因此，一个 qubit的出现形式可能是无穷无尽的，即其并行程度极高，且携带的信息量近乎无穷无尽。

具体来说，当1个经典二进制内存仅能储存0、1和 n个2的 n次整数时， n个二次整数时则能储存2 n次整数。

可以看出，随着时间的推移，存储容量会以指数级的方式增加。如果 n足够大，比如 n等于275，那么一个量子内存就能储存超过整个宇宙（最大值是1082）所有的信息。

另外，哈密顿算子为线性算子，使得两个系统之间无需通讯，可以实现多个系统的并行进化。

基于此，基于状态重叠的原则，一个比特可以实现多个信息的同步写入和同步读出。

由于量子位之间存在较强的纠缠，某些特别设计的量子源在某些具体问题上具有远超过传统算法的运算效率和运算效率。

从2010以来，无论是从软件还是硬件方面，量子计算都有了很大的发展，许多的芯片方案都已经在试验中获得了证实，并且已经制作出了商业化的量子计算机。在2010年，已经有了双光子芯片。

比如在大数据领域，通过量子计算，可以更全面、更快速、更准确地搜索到所需的大量数据，从而获取更多的商务信息。

在工业制造的早期阶段，常常要借助产业软件对大型复杂系统进行高精度仿真，目前的仿真技术在软硬件上都有较高的需求，但仍然不能达到很高的仿真结果。

基于此，利用量子计算可以对与之对应的工业生产进行更大尺度、更长时间的分析，从而获得更为准确的预测结果，从而产生重大的经济效应。

例如，利用量子计算改进催化剂，为氯乙烯和氨氮肥料（或相应的替代品）的生产提供一种既能促进环境保护，又能提高农业产量的方法。

从科学与新技术的视角，量子计算将在化学合成、高分子新型药物开发、生命现象等方面产生重要影响。

比如，医疗技术的发展，将会达到原子甚至亚原子的程度。而对于这种新出现的生命与死亡，则可以在大型仿真中得到初步的探讨。

在这个过程中，量子计算可以帮助提升机器学习的广度、速度和复杂度，让视觉识别、语音识别、模式识别等能够模拟并实现更加复杂的人类智慧行为，从而可以完成更加复杂的工作，例如：地道的语言翻译、准确的医学诊断、严格的数学证明、有效的危险识别和规避等。

随着运算效率的提高， AI可望实现对某些物理、化学过程的"实时"反馈与调节，从而提高人们对微小颗粒的操纵水平。

随着信息时代的到来，人们越来越关注信息的安全问题。例如，加密的最基础的工作方式，就是将一个大数分成两个最大的素数。

传统的数值方法往往需要很久才能得到正确的数值解，但是量子计算的高并行性却能在很少的一段时间里实现。

所以，随着量子计算机技术的不断发展，对当今加密体系，特别是对国防、金融等领域的保密体系提出了更高的要求。

类似地，也许还需要用更加可靠的量子电子货币来取代电子货币。因此，建立在量子计算机基础上的保密方案显得尤为重要。

在保证信息完全安全的前提下，由于其高效的并行性，将会导致大规模、高强度、高实时性的网络攻击。对于一个国家来说，任何一个国家来说，都是至关重要的。

2020年，国际上首次出现了通过对两个纠缠态的声子对的测量，得到了一种新的量子点的擦去方法。

通过谷歌的一种新的算法，对氢原子的束缚能以及二氮烯的非均质机理进行了深入的理论分析，最终在市域级上完成了8个使用者的量子通讯。

潘建伟的研究小组利用九重玻色采样器（最高可达76个光子位），证明了他们的量子优势。在2021年，中国的科研人员建成了全球最大的集成式量子通讯系统，并将其与地球上的通讯接入到了地球上。

通过无人驾驶飞行器之间的相互牵制，使量子通信技术的发展步入了一个新的时代。他创造出了当今世界上最强的量子计算机，祖冲之2，这是一台66比特可编程超导量子计算机。

最近，国际上出现了一种新型的分布式量子电脑中的量子逻辑闸。德国，奥地利，瑞士科学家在两个19英尺的支架上演示了一种新的量子电脑。

在全世界各地的实验团队，对此进行了不懈的探索之后，量子计算机在各领域都取得了长足的进步。在这方面的研究，将会取得巨大的成功。

参考资料

《Cao Y, Li Y, Cao Z, Yin J, Chen Y, Yin H, Chen T, Ma X, Peng C, Pan J 2017 Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 114 4920 》《Bennett C H, Brassard G, Crépeau C, Jozsa R, Peres A, Wootters W K 1993 Phys. Rev. Lett. 70 1895》《Kitaev A Y 2003 Ann. Phys. 303 2 》