量子計算機，早先由理查德·費曼提出，一開始是從物理現象的模擬而來的。可他發現當模擬量子現象時，因為龐大的希爾伯特空間使資料量也變得龐大，一個完好的模擬所需的運算時間變得相當可觀，甚至是不切實際的天文數字。理查德·費曼當時就想到，如果用量子系統構成的計算機來模擬量子現象，則運算時間可大幅度減少。量子計算機的概念從此誕生。
量子計算機，或推而廣之——量子資訊科學，在1980年代多處於理論推導等紙上談兵狀態。一直到1994年彼得·秀爾（Peter Shor）提出量子質因子分解演算法，因其對通行於銀行及網路等處的RSA加密演算法破解而構成威脅後，量子計算機變成了熱門的話題。除了理論之外，也有不少學者著力於利用各種量子系統來實現量子計算機。
20世紀60年代至70年代，人們發現能耗會導致計算機中的晶片發熱，極大地影響了晶片的整合度，從而限制了計算機的執行速度。研究發現，能耗來源於計算過程中的不可逆操作。那麼，是否計算過程必須要用不可逆操作才能完成呢？問題的答案是：所有經典計算機都可以找到一種對應的可逆計算機，而且不影響運算能力。既然計算機中的每一步操作都可以改造為可逆操作，那麼在量子力學中，它就可以用一個么正變換來表示。早期量子計算機，實際上是用量子力學語言描述的經典計算機，並沒有用到量子力學的本質特性，如量子態的疊加性和相干性。在經典計算機中，基本資訊單位為位元，運算物件是各種位元序列。與此類似，在量子計算機中，基本資訊單位是量子位元，運算物件是量子位元序列。所不同的是，量子位元序列不但可以處於各種正交態的疊加態上，而且還可以處於糾纏態上。這些特殊的量子態，不僅提供了量子平行計算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質。與經典計算機不同，量子計算機可以做任意的么正變換，在得到輸出態後，進行測量得出計算結果。因此，量子計算對經典計算作了極大的擴充，在數學形式上，經典計算可看作是一類特殊的量子計算。量子計算機對每一個疊加分量進行變換，所有這些變換同時完成，並按一定的機率幅疊加起來，給出結果，這種計算稱作量子平行計算。除了進行平行計算外，量子計算機的另一重要用途是模擬量子系統，這項工作是經典計算機無法勝任的。
1994年，貝爾實驗室的專家彼得·秀爾（Peter Shor）證明量子計算機能完成對數運算，[4]而且速度遠勝傳統計算機。這是因為量子不像半導體只能記錄0與1，可以同時表示多種狀態。如果把半導體計算機比成單一樂器，量子計算機就像交響樂團，一次運算可以處理多種不同狀況，因此，一個40位元的量子計算機，就能解開1024位元的電子計算機花上數十年解決的問題。
隨著計算機科學的發展，史蒂芬·威斯納在1969年最早提出“基於量子力學的計算裝置”。而關於“基於量子力學的資訊處理”的最早文章則是由亞歷山大·豪勒夫（1973）、帕帕拉維斯基（1975）、羅馬·印戈登（1976）和尤里·馬尼（1980）年發表。史蒂芬·威斯納的文章發表於1983年。1980年代一系列的研究使得量子計算機的理論變得豐富起來。1982年，理查德·費曼在一個著名的演講中提出利用量子體系實現通用計算的想法。緊接著1985年大衛·杜斯提出了量子圖靈機模型 。人們研究量子計算機最初很重要的一個出發點是探索通用計算機的計算極限。當使用計算機模擬量子現象時，因為龐大的希爾伯特空間而資料量也變得龐大。一個完好的模擬所需的運算時間則變得相當可觀，甚至是不切實際的天文數字。理查德·費曼當時就想到如果用量子系統所構成的計算機來模擬量子現象則運算時間可大幅度減少，從而量子計算機的概念誕生。
量子計算機被認為是當今最有前景的前沿技術之一，因為量子計算機可以比傳統計算機處理更多地資料，並有望改變某些行業，例如，它可以用於簡化航空航天和軍事系統，計算複雜的風險因素（如預測地震等自然災害），或者為醫學方面助力。
傳統計算機以二進位制地方式儲存資料，每個位元在特定時刻只有 0 或 1 其中一種狀態，但量子計算機可以讓每個位元既是 0，也可以是 1，這使得量子計算機可以更快速地完成運算。
再看看量子計算機的能力有多強吧，都知道中國的天河一號超級計算機吧，計算能力達到幾億億次，世界第一。如果天河一號破解一個密碼需要20萬年，那麼用量子計算機，一個小時就能搞定。這根本不是一個量級的，如果量子計算機普及，那這個世界就會發生根本性的改變。
是不是覺得還是有點暈，這樣的理論普通人都會暈。小編用通俗的話解釋一下吧，你聽說女朋友在一個岔路口走丟了，不知道走哪條路去找，只能在路口猶豫著。傳統計算機也一樣，只能走一條路，不能兩條路一塊走。量什麼意思呢，就是說量子計算機的計算路程，可以同時進行多條線路的運算，搞平行計算，就像孫悟空可以變出很多分身一樣，一個去救師傅，一個去救師弟。這就相當於，一臺計算機，化身為千千萬萬個計算機，同時開工進行不同的運算。
這就是量子計算機的厲害之處，人類沒有分身大法，但是量子計算機有。這就是量子世界的奇妙之處，也許在多年之後，人類藉助量子世界的奧秘，也能實現分身，一個去上學，兩個去上班，三個去旅行，六個分身的量子糾纏，那是何等的幸福。
量子計算機的厲害之處還在於，人類可以藉助量子計算機對宇宙的膨脹速度，恆星執行軌跡，超遠距離恆星之間的波動干擾方程進行計算。因為這些宇宙級別的計算題，計算量實在是太大了。單單憑簡單的超級計算機，人類幾輩子也算不出銀河系將要執行到何方。量子計算機就不一樣，可以同時走。
目前研究階段，量子計算機的體積還比較大，隨著科技的進步，量子計算機的體積也會減小，就像當年計算機的發展一樣，從幾層樓高發展到現在，就一個盒子大小。等到量子計算機商業化成熟，體積或外形已經不是問題。
量子計算機，早先由理查德·費曼提出，一開始是從物理現象的模擬而來的。可他發現當模擬量子現象時，因為龐大的希爾伯特空間使資料量也變得龐大，一個完好的模擬所需的運算時間變得相當可觀，甚至是不切實際的天文數字。理查德·費曼當時就想到，如果用量子系統構成的計算機來模擬量子現象，則運算時間可大幅度減少。量子計算機的概念從此誕生。
量子計算機，或推而廣之——量子資訊科學，在1980年代多處於理論推導等紙上談兵狀態。一直到1994年彼得·秀爾（Peter Shor）提出量子質因子分解演算法，因其對通行於銀行及網路等處的RSA加密演算法破解而構成威脅後，量子計算機變成了熱門的話題。除了理論之外，也有不少學者著力於利用各種量子系統來實現量子計算機。
20世紀60年代至70年代，人們發現能耗會導致計算機中的晶片發熱，極大地影響了晶片的整合度，從而限制了計算機的執行速度。研究發現，能耗來源於計算過程中的不可逆操作。那麼，是否計算過程必須要用不可逆操作才能完成呢？問題的答案是：所有經典計算機都可以找到一種對應的可逆計算機，而且不影響運算能力。既然計算機中的每一步操作都可以改造為可逆操作，那麼在量子力學中，它就可以用一個么正變換來表示。早期量子計算機，實際上是用量子力學語言描述的經典計算機，並沒有用到量子力學的本質特性，如量子態的疊加性和相干性。在經典計算機中，基本資訊單位為位元，運算物件是各種位元序列。與此類似，在量子計算機中，基本資訊單位是量子位元，運算物件是量子位元序列。所不同的是，量子位元序列不但可以處於各種正交態的疊加態上，而且還可以處於糾纏態上。這些特殊的量子態，不僅提供了量子平行計算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質。與經典計算機不同，量子計算機可以做任意的么正變換，在得到輸出態後，進行測量得出計算結果。因此，量子計算對經典計算作了極大的擴充，在數學形式上，經典計算可看作是一類特殊的量子計算。量子計算機對每一個疊加分量進行變換，所有這些變換同時完成，並按一定的機率幅疊加起來，給出結果，這種計算稱作量子平行計算。除了進行平行計算外，量子計算機的另一重要用途是模擬量子系統，這項工作是經典計算機無法勝任的。
1994年，貝爾實驗室的專家彼得·秀爾（Peter Shor）證明量子計算機能完成對數運算，[4]而且速度遠勝傳統計算機。這是因為量子不像半導體只能記錄0與1，可以同時表示多種狀態。如果把半導體計算機比成單一樂器，量子計算機就像交響樂團，一次運算可以處理多種不同狀況，因此，一個40位元的量子計算機，就能解開1024位元的電子計算機花上數十年解決的問題。
隨著計算機科學的發展，史蒂芬·威斯納在1969年最早提出“基於量子力學的計算裝置”。而關於“基於量子力學的資訊處理”的最早文章則是由亞歷山大·豪勒夫（1973）、帕帕拉維斯基（1975）、羅馬·印戈登（1976）和尤里·馬尼（1980）年發表。史蒂芬·威斯納的文章發表於1983年。1980年代一系列的研究使得量子計算機的理論變得豐富起來。1982年，理查德·費曼在一個著名的演講中提出利用量子體系實現通用計算的想法。緊接著1985年大衛·杜斯提出了量子圖靈機模型 。人們研究量子計算機最初很重要的一個出發點是探索通用計算機的計算極限。當使用計算機模擬量子現象時，因為龐大的希爾伯特空間而資料量也變得龐大。一個完好的模擬所需的運算時間則變得相當可觀，甚至是不切實際的天文數字。理查德·費曼當時就想到如果用量子系統所構成的計算機來模擬量子現象則運算時間可大幅度減少，從而量子計算機的概念誕生。
量子計算機被認為是當今最有前景的前沿技術之一，因為量子計算機可以比傳統計算機處理更多地資料，並有望改變某些行業，例如，它可以用於簡化航空航天和軍事系統，計算複雜的風險因素（如預測地震等自然災害），或者為醫學方面助力。
傳統計算機以二進位制地方式儲存資料，每個位元在特定時刻只有 0 或 1 其中一種狀態，但量子計算機可以讓每個位元既是 0，也可以是 1，這使得量子計算機可以更快速地完成運算。
再看看量子計算機的能力有多強吧，都知道中國的天河一號超級計算機吧，計算能力達到幾億億次，世界第一。如果天河一號破解一個密碼需要20萬年，那麼用量子計算機，一個小時就能搞定。這根本不是一個量級的，如果量子計算機普及，那這個世界就會發生根本性的改變。
是不是覺得還是有點暈，這樣的理論普通人都會暈。小編用通俗的話解釋一下吧，你聽說女朋友在一個岔路口走丟了，不知道走哪條路去找，只能在路口猶豫著。傳統計算機也一樣，只能走一條路，不能兩條路一塊走。量什麼意思呢，就是說量子計算機的計算路程，可以同時進行多條線路的運算，搞平行計算，就像孫悟空可以變出很多分身一樣，一個去救師傅，一個去救師弟。這就相當於，一臺計算機，化身為千千萬萬個計算機，同時開工進行不同的運算。
這就是量子計算機的厲害之處，人類沒有分身大法，但是量子計算機有。這就是量子世界的奇妙之處，也許在多年之後，人類藉助量子世界的奧秘，也能實現分身，一個去上學，兩個去上班，三個去旅行，六個分身的量子糾纏，那是何等的幸福。
量子計算機的厲害之處還在於，人類可以藉助量子計算機對宇宙的膨脹速度，恆星執行軌跡，超遠距離恆星之間的波動干擾方程進行計算。因為這些宇宙級別的計算題，計算量實在是太大了。單單憑簡單的超級計算機，人類幾輩子也算不出銀河系將要執行到何方。量子計算機就不一樣，可以同時走。
目前研究階段，量子計算機的體積還比較大，隨著科技的進步，量子計算機的體積也會減小，就像當年計算機的發展一樣，從幾層樓高發展到現在，就一個盒子大小。等到量子計算機商業化成熟，體積或外形已經不是問題。