量子计算机在处理速度上具有巨大优势。与传统计算机相比，量子计算机采用量子并行的方式进行计算，可以同时处理多个计算任务，从而大大缩短解决问题的时间。例如，分解一个千位的大整数，传统的经典算法需要 1025 年时间，而肖尔大数质因子分解算法所需要的时间仅为秒量级。
量子计算机具有更高的运算能力。它可以处理传统计算机无法解决的问题，如量子化学计算、优化问题、量子模拟等。其运算能力之强大，使得它在各个领域都有着广阔的应用前景。
量子计算机的精度更高。采用量子门操作进行计算，可以保持量子态的纯度，从而提高计算的精度和可靠性。
量子计算机还具有更好的能效比。计算效率比传统计算机更高，可以在更短的时间内完成计算任务，从而降低能耗和成本。
在安全性方面，量子计算机也表现出色。可以使用量子密钥分发、量子随机数生成和量子加密等技术保证信息的安全性，在信息安全领域具有巨大的优势。
量子计算机的发展历程也充满了传奇色彩。自 1982 年贝里奥夫和费恩曼先后提出利用量子理论的原理构造量子计算机的设想以来，各国政府和各大公司纷纷投入大量资源进行研究开发。美国的高级研究计划局先后制定了 “量子信息科学和技术发展规划” 的研究计划，欧洲、日本等也在量子计算及量子加密方面作了积极的研究开发。2007 年，加拿大 D-Wave Systems 公司宣布研制成功了世界上第一台 16qubits 的量子计算机样机，之后量子计算机的发展不断取得新的突破。
量子计算机的应用前景十分广阔。它可以在密码破译、大数据优化、材料设计、药物分析等方面发挥重要作用。例如，在药物开发方面，量子计算机可以同时检查多种分子、蛋白质和化学物质，化学家们可以更快地确定可行的药物选择。在人工智能领域，量子计算机可以分析大量数据，为人工智能机器提供改进性能所需的反馈，缩短人工智能机器的学习曲线。在网络安全方面，虽然量子计算机的广泛采用可能会使当前的数据加密策略过时，但同时也促进了量子加密技术的发展。
二、量子计算机的工作原理
量子计算机的工作原理基于量子信息的基本概念，与传统计算机有着显著的不同。
基于量子信息的基本概念，信息以量子态表示，利用量子力学效应进行计算。
量子计算机中，信息以量子态来表示。不同于传统计算机的二进制位只能取 0 或 1，量子比特可以同时处于多种状态，这是利用了量子力学中的叠加特性。例如，一个量子比特可以表示为 |ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩，其中 α 和 β 是复数，满足 |α|² + |β|² = 1。这意味着量子比特可以同时存在于 0 和 1 的叠加态，从而能够在同一时间处理多个计算路径，大大提高了计算效率。
量子计算框架中，量子运算应用于量子寄存器，量子态形成叠加和纠缠。
在量子计算框架中，量子运算被应用在量子寄存器上。量子态在量子寄存器中形成叠加，使得一个包含 n 个量子比特的系统可以同时表示 2ⁿ个可能的经典值。同时，量子态在量子电路中还会形成纠缠。量子纠缠是指两个或多个量子比特之间存在一种特殊的关联状态，当其中一个量子比特的状态发生改变时，其他相关的量子比特也会同时发生改变。这种关联性可以用来进行并行计算和信息传输。例如，对于两个纠缠的量子比特，其中一个被测量为具有上旋，我们无需测量就知道另一个纠缠粒子将具有下旋。如果我们影响第一个量子比特的自旋，使其在被测量时变为向上，我们无需测量就知道另一个量子粒子将变为向下。
量子计算基于可逆计算，通过一系列量子门实现可逆性。
量子计算是基于可逆计算的基本概念。在可逆计算中，可以从输出状态恢复到完整的初始状态。量子计算系统也必须满足这些规则，通过一系列量子门来实现可逆性。量子门对应于酉变换，保证量子态的演化始终可逆。例如，应用第二个非门，在第一个非门的输出上否定输入，就可以恢复原始输入。量子计算环境中的临时量子系统被称为副态，当输出被实现时，副态被忽略。最后，对量子寄存器进行测量，提取经典数值以供进一步计算。
三、量子计算机为什么是透明的
外观上，量子计算机被形容为像水晶吊灯。
量子计算机的外观常常被形容为水晶灯或水晶吊灯一般。正如艺术家王凝慧看到 IBM 量子计算机的照片时，觉得它的形状酷似非现实世界制造的水晶吊灯。在世界制造业大会上，“祖冲之号” 超导量子计算机远远看去，也像极了一挂玲珑剔透的水晶灯。这些量子计算机的外观设计独特，与水晶灯、水晶吊灯有着相似的精致与美感。
占据虚拟与现实的 “中间地带”，如同水晶桥接不同的世界。
科学家们认为量子计算机就像是模拟现实的机器，占据着虚拟与现实的 “中间地带”。这与水晶有着相似之处，水晶仿佛也在不同的世界之间架起桥梁。量子计算机可以在一系列推测性场景中模拟包括天气系统、病毒传播和信息网络在内的现实情境，桥接亚原子维度下的空间与传统意义上的现实世界。
量子计算机的雕塑作品玩转 “纠缠” 概念，成对出现的雕塑如同水晶的对称之美。
在 “量子梦境机器” 项目中，雕塑作品呈现出电子的模样，玩转了 “纠缠” 的概念。每组作品都由两组形状完全一致的雕塑构成，镜面抛光的不锈钢反射光线，哑光黑涂层的不锈钢吸收光线。这些成对出现的雕塑如同水晶的对称之美，激活观众的记忆和想象力，在他们的脑海中埋下 “纠缠” 的暗示，让观众在产生联想的瞬间抵达量子维度。
