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量子计算机不同于我们平时有的计算机。它是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-336.html。如果某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法，那么它就是量子计算机来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-1141.html。

这种量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。科学家们研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。还是先了解一下什么是量子计算机吧！

对于现在，我们使用的电子计算机集成电路的集成度，大约以每3年翻两番的速度发展。1990年制成了64兆位的动态随机存储器，集成电路的线宽已细到0.3微米。1993年制成了256兆位的动态随机存储器。当存储器达到1024兆位时，集成电路的线宽将细到0.1微米，也就是千万分之一米，它差不多是一根头发丝的千分之一。这么细的电路，被认为是集成电路的发展极，如果电路比这更细时，现有电子元件将会失去工作的理论基础，因为电子作为一种微小粒子，具有“波粒二象性”，当电路线宽大于0.1微米时，电子完全可视为粒子，而不必考虑其波动性；而当电路线宽小于0.1微米时，那么就必须考虑电子的波动性。与此同时还会出现种种新的物理现象，称为量子效应。利用量子效应工作的电子元件就被称为量子元件。

现在的电子元件是通过控制所通过的电子数量多少或有无来进行工作的。宏观上，电子计算用电位的高低来表示0和1以进行存储和计算。而量子元件则通过控制粒子波动的相位来实现输出信号的强弱和有无，量子计算机通过利用粒子的量子力学效应，如光子的极化，原子的自旋等来表示0和1以进行存储和计算。量子元件的使用将使计算机的工作速度大大提高(约可提高1000倍)，功耗大大减少(约可减少1000倍)，电路大大简化且不易发热，体积大大缩小。

量子计算机，最早是由理乍得?费曼提出的，一开始是从物理现象的模拟而来的。可是，他发现当模拟量子现象时，因为庞大的希尔伯特空间而使资料量也变得庞大来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-579.html。一个完好的模拟所需的运算时间则变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。理乍得来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-956.html?费曼当时就想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少，比现行计算机要快得多。正是它的这一特点吸引了大批科学家参与开发研究。量子计算机的概念也由此而诞生以及被人注意。

早期量子计算机，实际上是用量子力学语言描述的经典计算机，并没有用到量子力学的本质特性，如量子态的叠加性和相干性。在经典计算机中，基本信息单位为比特，运算对象是各种比特序列。与此类似，在量子计算机中，基本信息单位是量子比特，运算对象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上，而且还可以处于纠缠态上。这些特殊的量子态，不仅提供了量子并行计算的可能，而且还将带来许多奇妙的性质。与经典计算机不同，量子计算机可以做任意的幺正变换，在得到输出态后，进行测量得出计算结果。因此，量子计算对经典计算作了极大的扩充，在数学形式上，经典计算可看作是一类特殊的量子计算来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-707.html。量子计算机对每一个叠加分量进行变换，所有这些变换同时完成，并按一定的概率幅叠加起来，给出结果，这种计算称作量子并行计算。除了进行并行计算外，量子计算机的另一重要用途是模拟量子系统，这项工作是经典计算机无法胜任的

日本日立制作所开发研究成功了一种量子元件——“单个电子晶体管”，它可以控制单个电子的运动。这种晶体管不仅体积小，而且功耗特别低，比目前功耗最小的晶体管低约1000倍。日本富士通公司正在开发量子元件超高密度存储器，在1平方厘米面积的芯片上，可存储10万亿比特的信息，相当于可存储6000亿个汉字。美国物理学家翰逊博士开发成功的电子自旋晶体管，很有可能将集成电路的线宽降至0.01微米。在一个小小的芯片上可容纳数万亿个晶体管，从而使集成电路的集成度大大提高。利用量子力学原理设计，由量子元件组装的量子计算机。它不仅运算速度快，存储量大、功耗低，而且体积也会大大缩小。一个超高速计算机可以直接放在口袋里，人造卫星的直径可以从数米减小到数十厘米。

量子计算机它可以进行大数的因式分解，和Grover搜索破译密码，但是同时也提供了另一种保密通讯的方式。在利用EPR对进行量子通讯的实验中中我们发现，只有拥有EPR对的双方才可能完成量子信息的传递，任何第三方的窃听者都不能获得完全的量子信息，正所谓解铃还需系铃人，这样实现的量子通讯才是真正不会被破解的保密通讯。此外量子计算机还可以用来做量子系统的模拟，人们一旦有了量子模拟计算机，就无需求解薛定愕方程或者采用蒙特卡罗方法在经典计算机上做数值计算，便可精确地研究量子体系的特征。

量子计算机是通过量子分裂式、量子修补式来进行一系列的大规模高精确度的运算的。其浮点运算性能是普通家用电脑的CPU所无法比拟的，量子计算机大规模运算的方式其实就类似于普通电脑的批处理程序，其运算方式简单来说就是通过大量的量子分裂，再进行高速的量子修补，但是其精确度和速度也是普通电脑望尘莫及的，因此造价相当惊人。目前唯一一台量子计算机仍在微软的硅谷老家中，尚在试验阶段，离投入使用还会有一段时间。量子计算机当然不是给我们用来玩电子游戏的，因为这好比拿激光切割机去切纸大材小用。它的主要用途是例如象测量星体精确坐标、快速计算不规则立体图形体积、精确控制机器人或人工智能等需要大规模、高精度的高速浮点运算的工作。但是在运行这一系列高难度运算的背后，是可怕的能量消耗、不怎么长的使用寿命和恐怖的热量。假如1吨铀235通过核发电机1天能提供7000万瓦伏电量，但这些电量在短短的10天就会被消耗殆尽，当然这也只是最保守的估计；试想如果一台量子计算机一天工作4小时左右，那么它的寿命将只有可怜的2年，如果工作6小时以上，恐怕连1年都不行，这也是最保守的估计；假定量子计算机每小时有70摄氏度，那么2小时内机箱将达到200度，6小时恐怕散热装置都要被融化了，这也还只是最保守的估计！

所以由此看来，高能短命的量子计算机恐怕离我们的生活还有一段漫长的距离，那么就让我们一起迎着未来的曙光拭目以待吧！

我们现在使用的计算机可以说是够高科技的，没想到科学家们还能研发出更为高科技的电子产品，这对于我们未来的生活来说是一种有益的帮助。只有科技不断进步，我们的社会也才会跟着不断的进步。对于未来的世界，我们有的是更多的期盼吧！

量子技术将在哪些领域大显身手？

是的，量子真随机数发生器是利用量子现象本质的不确定性，通过对物理源的信号采集和数字化技术来输出高速超长的随机数序列。

与通过算法复杂度在计算机上生成的伪随机数不同，真随机数即使在拥有无限计算资源和量子计算机的情况下，也不会被成功预测，其优良的不确定性和不可预测性在众多领域中有强烈的应用需求。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-308.html

扩展资料：

量子计算机理论上具有模拟任意自然系统的能力，同时也是发展人工智能的关键。由于量子计算机在并行运算上的强大能力，使它有能力快速完成经典计算机无法完成的计算。这种优势在加密和破译等领域有着巨大的应用。

量子计算机对于研制新的药物也有着极大的优势，量子计算机能描绘出万亿计的分子组成，并且选择出其中最有可能的方法，这将提高人们发明新型药物的速度，并且能够更个性化的对于药理进行分析来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-421.html。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-1084.html

百度百科-量子计算机

它将在传感与测量、通信、仿真、高性能计算等领域拥有广阔的应用前景，并有望在物理、化学、生物与材料科学等基础科学领域带来突破，未来可能颠覆包括人工智能领域在内的众多科学领域：来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-700.html

量子传感与计量：用途多多

量子加密通信：安全性更高

量子模拟：建模材料最可能来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-756.html

量子计算：未来研究显神通

量子传感与计量：用途多多

QIS在传感与计量领域有多种用途。利用纠缠现象，可将不同的量子系统彼此相连，对一个系统的测量会影响另一个系统的结果——即使这些系统在物理上是分开的。两个量子系统处于略有不同的环境中，可通过彼此干涉提供有关环境的信息，从理论上讲，这种原子干涉仪提供的感知性能要比传统技术高出几个数量级。原子干涉仪除用于惯导外，还可改装为重力仪，以及用于地球系统监测、矿物质精确定位等。量子授时装置，如美国国家标准技术研究院（NIST）研制的量子逻辑钟，是目前世界上精度最高的授时装置之一。光子源及单光子探测技术可提高光敏探测器的校准精度，用于微量元素的探测。

传统加密技术使用密钥：发送方使用一个密钥对信息进行编码，接收方使用另一个密钥对信息进行解码，但这样的密钥有可能被泄露，从而不可避免地遭到窃听。不过，信息可以通过量子密钥分布（QKD）进行加密。在QKD中，关于密钥的信息通过随机偏振的光子发送，这限制了光子，使其仅在一个平面中振动。如果此时窃听者测量信息，量子状态就会坍塌来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-456.html！只有拥有确切量子密钥的人，才能够解密信息。

量子通信还可能应用于虚拟货币防伪和量子指纹鉴定等等。未来，量子网络将连接分布式量子传感器，用于全球的地震监测。而在5年—10年内，有望开发出可靠的光子源及相关技术，实现远距离量子信息传输，并推动量子处理器之间数据共享协议的相关理论研究。

量子模拟器使用易操控的量子系统，来研究其他难以直接研究的量子系统属性。对化学反应和材料进行建模是量子模拟最有可能的一个应用。研究者可以在计算机中研究数百万美元的候选材料，而无需再花费数年、投入数亿美元，却只能制造和定性少量材料。不管目标是更强的飞机用高分子材料、更有效的车用触媒转化器、更好的太阳能电池材料和医学品，还是更透气的纤维等，开发环节加快将会带来巨大价值。

基于不同技术的量子模拟器原型已在实验室环境得到了验证。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-412.html

量子计算是通过叠加原理和量子纠缠等次原子粒子的特性来实现对数据的编码和操纵。在过去的几十年里，量子计算只存在于理论上，但近些年的研究已经开始出现有意义的结果，开发并验证了多种量子算法，研制出了量子计算机实验原型机，未来的5年—15年里，我们很有可能制造出一款有实用意义的量子计算机。

量子计算机的出现将给气候模拟、药物研究、材料科学等其他科研领域带来巨大的进步。不过，最令人期待的还是量子密码学。一台量子计算机将可以破解目前所有的加密方式，而量子加密也将真正无懈可击。来源:https://www.faithandyoung.com/cshi/202501-4860.html

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