量子计算机是如何工作的？

经典计算机和量子计算机共享许多通用组件 - 电源、数据存储、RAM 内存、主板，但是它们的不同之处在于中央处理器（CPU）的工作方式。经典的 CPU 由晶体管制成，就像一个开关。如果它打开，则类似于数字 1 或 true。如果它关闭，则类似于数字 0 或 false。这就是二进制的意思。一个传输器代表一个二进制位。量子计算机不使用二进制位，而是使用量子位或量子位。什么是量子比特？就是1和0叠加的一个位，叠加是什么意思？量子理论表明，电子等量子物体在测量之前，同时处于多种状态。就像电子的自旋一样，它是对其内在角动量的测量，测量时要么向上要么向下。不测量时，处于上、下两种状态。这就是叠加。如果将量子位可视化为球体，则经典位可以是 1 或 0 - 北极或南极。但量子位可以位于该球体表面的任何位置，具体取决于叠加。单个量子位可以是 1 和 0 的任意混合，因此可能的值是无限的！因此，虽然经典的二进制位只能采用两个值之一，但叠加允许量子位采用潜在的无限数量的值。量子位可以由任何量子物体（如光子、电子甚至原子）创建。这并不重要。它只需要是一个叠加的量子物体即可。量子位允许我们在计算过程中同时提出几个问题：“如果量子位是 1，结果是什么？如果量子位为零，结果是什么？如果介于两者之间，结果是什么？”——这样我们就可以计算出该位既是零又是一以及介于两者之间的任何东西的过程。这个缺点是计算的结果也会叠加。这意味着量子计算机需要在整个过程中保持叠加。输入和输出都是叠加的。量子计算机的运行不需要任何类型的测量。由于没有测量，计算机状态根据量子力学演化。计算机同时遵循多个计算路径，类似于光子可以通过双缝实验遵循多条路径的方式。它只有一定的概率出现在某些位置。但最终还是需要进行测量才能得出最终结果。而计算机的最终结果始终是经典的。它将是一或零。我们如何知道我们应该得到一还是零？这是由量子算法控制的，量子算法是由编程科学家创建的聪明程序，它们使用数学技巧来确保获得正确答案的概率尽可能高。量子算法如何工作？他们通过对错误结果施加破坏性干扰，对正确结果施加建设性干扰来说话。它进行了一种干扰实验来找到最可能的答案。那么，它在解决问题方面为何比传统计算机强大得多呢？量子计算机并不能以更快的方式完成通常的工作。它不会很快计算出所有可能的结果。它同时计算所有输入的所有函数。它针对多个可能的输入同时计算多个函数。