什么是量子计算机？
量子计算机利用量子力学中一些几乎神秘的现象来实现处理能力的巨大飞跃。量子机器有望超越当今和未来的超级计算机。
但是，它们不会取代传统计算机。使用经典机器仍然是解决大多数问题的最简单，最经济的解决方案。但是量子计算机有望在从材料科学到药物研究的各个领域推动令人激动的进步。一些大公司已经在试验它们，以开发更轻，更强大的电动汽车电池，并帮助制造新药。
量子计算机强大功能的秘诀在于其生成和操作量子位或量子位的能力。
什么是量子位？
当今的计算机使用位-代表1 s或 0 s 的电或光脉冲流 。从推文和电子邮件到itunes歌曲和youtube视频，所有内容基本上都是这些二进制数字的长字符串。
另一方面，量子计算机使用量子位，量子位通常是亚原子粒子，例如电子或光子。生成和管理量子位是一项科学和工程挑战。一些公司，例如ibm，google和rigetti computing，使用的超导电路被冷却到比深空还冷的温度。诸如ionq之类的其他器件则将单个原子捕获在超高真空室内硅芯片上的电磁场中。在这两种情况下，目标都是隔离处于受控量子状态的量子位。
量子位具有一些古怪的量子性质，这意味着它们的一个连接组比相同数量的二进制位可以提供更多的处理能力。这些特性之一被称为叠加，另一特性被称为纠缠。
什么是量子叠加？
量子位可以同时表示1 和0的许多可能组合。同时处于多种状态的这种能力称为叠加。为了使量子位重叠，研究人员使用精密激光或微波束对其进行了处理。
由于这种违反直觉的现象，具有几个量子位重叠的量子计算机可以同时处理大量潜在结果。计算的最终结果仅在测量了量子位后才出现，这立即导致其量子态“崩溃”为1 或0。
什么是量子纠缠？
研究人员可以生成“纠缠”的成对的量子比特，这意味着成对的两个成员以单个量子态存在。改变一个量子位的状态将立即以可预测的方式改变另一个量子位的状态。即使它们相距很远，也会发生这种情况。
没人真正知道纠缠的原理或原理。它甚至让爱因斯坦感到困惑，后者曾以“远距离的怪异动作”闻名。但这是量子计算机强大功能的关键。在传统计算机中，位数增加一倍，其处理能力也会加倍。但是由于纠缠，将额外的量子比特添加到量子机器中，其量子运算能力将呈指数级增长。
量子计算机利用纠缠在一起的量子比特在一种量子雏菊链中发挥作用。机器具有使用特殊设计的量子算法加快计算速度的能力，这就是为什么人们对它们的潜力如此关注的原因。
那是个好消息。坏消息是，由于去相干性，量子机器比传统计算机更容易出错。
量子计算机在哪里最有用？
量子计算机最有前途的应用之一是模拟 低至分子水平的物质行为。大众汽车公司和戴姆勒汽车公司等汽车制造商正在使用量子计算机来模拟电动汽车电池的化学成分，以帮助寻找改善其性能的新方法。制药公司正利用它们来分析和比较可能导致产生新药的化合物。
这些机器还可以解决优化问题，因为它们可以非常快速地处理大量潜在的解决方案。例如，空中客车公司正在使用它们来帮助计算飞机最省油的上升和下降路径。大众汽车还推出了一项服务，该服务可以计算城市公交车和出租车的最佳路线，以最大程度地减少交通拥堵。一些研究人员还认为，这些机器可以用于加速人工智能。
要实现量子计算机的全部潜能，可能需要花费很多年的时间。从事这些研究的大学和企业正面临 该领域熟练研究人员的短缺，也缺少 某些关键组件的供应商。但是，如果这些奇特的新型计算机能够实现其诺言，那么它们可以改变整个行业并加速全球创新。