量子计算机，了解一下

相信大家对量子计算机这个名词并不陌生，但对其了解并不多。实际上我也只是懂一点皮毛而已。今天我想将我所知道的一点与大家分享。文采不佳，请见谅。

量子计算的概念其实已经出现很久了。早在1981年，物理学家费恩曼就提出自然是量子的。对自然的模拟也应该是量子的。现在看来，依旧很有道理。

量子计算机与普通计算机有什么不同呢？你也许会回答量子计算机是在量子效应下运行的，而经典计算机不是。不过这个答案并不太准确。实际上，对于晶体管、激光器、光纤、磁盘等经典计算机需要的硬件方面的支持，其工作原理都是建立在量子力学之上的。

真正的不同在于信息的载体。经典计算机的二进制信息是储存在物质的经典态下的。也因此哪怕你一点也不懂量子力学，你也可以成为一个优秀的程序员。而量子计算机则不同，它的信息是以量子态形式储存。也就是说，不再是非1即0，而是可以是1和0的叠加态。

叠加态与经典态相比有什么优势吗？优势相当大，因为叠加态代表着可以同时处理两种不同的量子态。你也许会想：好吧，这不过是两部速度而已。但我会告诉你，还不止如此。一个量子比特（量子信息的最小单元）可以有两台经典计算机同时运行的速度，而若将不同的量子比特耦合在一起，速度也会成指数型增长，即n个量子比特耦合在一起，便相当于2n台经典计算机同时运行。

不过这种优势并非总能体现。因为量子计算的优势源于能同时对不同的量子态运算，量子计算加速也只限于并行运算，也就是可以被分解成多个独立的部分的运算。这也就意味着量子计算对算法的依赖。

不过一旦找到了合适的算法，其威力是相当大的。例如常用的RSA加密算法，用经典计算机破解所需时间是相当长。可是如果用Shor算法结合量子计算便可以轻松破解。不过也无需担心，因为早就有了相应的改进方案，让量子计算也暂时无能为力。

在明白了量子计算优势后，剩下的便主要是如何实现了。在评判方案优劣时，有两点指标尤为重要，退相干时间和可拓展性。前者决定量子比特的寿命，后者决定耦合量子比特的难度。鱼和熊掌不可兼得，没有哪个方案有绝对优势。不过现今最受期望的是可拓展性很好的超导电路方案。

而按照用途，量子计算机有可分为专用型和通用型。不用想也知道后者的难度大多了。（因为它对可拓展性要求高多了）而前者则需要直接利用物理系统本身的特点。所以未来一个好的量子程序员恐怕也必须学好量子力学了。

量子计算方兴未艾，它依然有着光明的前景。