解密量子计算机，量子叠加和量子纠缠是制胜关键

量子力学，是在传统物理基础上做出的新突破，也给了物理学家新的研究方向，从量子力学出现，就吸引无数的科学家争相研究，只不过，量子力学的相关研究成果很少直接运用在和我们日常生活有关的技术上，这也是我们对量子力学不太了解的主要原因。当然，作为现代物理学两大基石之一的量子力学，肯定和我们的生活有很大的关联。

比如，我们都会使用的计算机，虽然和量子领域的研究没有直接的关系，但是影响计算机性能的主要材料半导体，就是因为在量子领域有所突破，才可以逐步提高性能，量子力学从来都不直接影响我们的生活，但是它却在一些细微的地方改变我们的日常，很多高科技中细微的特殊材料，都需要量子力学的研究作为基础。

现在很多利用了量子力学研究出来的新材料，都被称为“量子技术”，其实在社会上已经十分普遍了，虽然量子力学神秘，可是对于科学进步的推动作用还是十分明显的，除了这些新材料以外，最让人关注的应该就是在计算机领域上加入量子概念了，毕竟在我们的想象中，量子计算机应该十分强大，可惜和量子计算机有关的信息很少出现。

我们普通的计算机，计算能力有限，就算是最先进的超级计算机，也存在一个计算上限，虽然计算一些常规问题足够，但是到了宇宙中，距离都改成了光年，显然普通的计算机是不够用了，这个时候就需要量子计算机出场，想要了解量子计算机，抛开那些复杂的算法不谈，需要先明白“量子叠加”和“量子纠缠”这些量子力学中基础的知识，因为量子计算机技术就是根据这些原理来运算的，利用这些原理，量子计算机的计算能力可以指数级的增长。

量子叠加时，一个量子的状态可能是多种的，比如著名的“波粒二象性”，通常状态下我们表现量子都用一个圆形来表示，也就是基本粒子的状态，但是量子是压缩到了最小的基本粒子，在这个微观的世界中，粒子的状态还有可能是波，比如光波，电磁波，这些波看得见却摸不着，基本上量子都会在这两种状态中变化，也可以说这两种状态是同时存在的。

把量子叠加的概念引入计算机的计算中，是否可以加快计算机的运行速度呢？答案当然是可以的，利用超导材料，让计算机进入微观世界，在这里我们给计算机的基础运算单位“比特”加入量子状态，平常的比特是以0和1两种状态来进行二进制运算的，但是“量子比特”拥有量子叠加的状态，它可以是1，也可以是2，无形之中加速了运行速度。那个一个基础的量子比特，比起普通的比特多记录一种状态，两个量子比特就可以记录四个，比起普通的多了两个，4个量子比特就可以记录8个状态，这样指数级的增加，才让量子计算机的性能远超普通计算机。

当然，量子计算机这么强大没有普及也是有原因的：错误率太高，在量子力学中，一切都是不确定的，因为量子的叠加态允许量子状态同时存在，但是存在的概率不同，这也就会影响量子计算机的成功率，因此，为了避免错误率，量子计算机需要一种特殊的算法，在计算一些特别微小的量子效应或者材料时事半功倍，但是放在我们的日常生活中计算普通问题，是完全没有必要的，这样造成很大的浪费和多余计算，可能速度还不上普通的计算机。

两位一个和量子计算机息息相关的就是“量子纠缠”这个特殊的状态，当两个或者更多量子发生了纠缠后，它们的性质就无法一个一个来说了，只能讲述它们的纠缠状态，同时也就发生了量子坍塌，即量子的状态可以确定，这是因为两个纠缠的量子其中一个发生改变时，另外一个量子会变成相反的状态，一个以波的状态传播，另外一个就会以粒的状态存在。就算把这两个量子分开，它们还是会以纠缠状态存在。

我们把一个量子放在地球，另外一个放在火星，改变其中一个状态，另外一个就会瞬间改变，这超越了距离的限制，让人十分震惊，虽然量子纠缠无法再改变状态时传递信息，却可以通过一个状态来判断另外一个，无形之中也算是传播了信息，因此量子计算机的速度远超普通的计算机。