什么是量子计算机，和传统计算机的区别是什么，一篇博客带你讲清楚
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进入主题之前，先想象这样一个画面，你的面前是一个包含了世界上所有书籍的超级图书馆。你的任务是找到其中某一页上的特定一句话。你该怎么做，因为没有任何的关于内容的信息，只能一本一本的找，这种处理方式其实就类似传统计算机。
- 传统计算机就像一个极其认真但只能一步一步来的图书管理员。必须从第一个书架的第一本书的第一页开始，一页一页、一本一本、一个书架一个书架地仔细翻阅查找。图书馆越大（书籍越多），他需要的时间就越长，最终可能长得无法想象（比如几百年）。
- 量子计算机则不同。它像一个超级思考者。它不会去一本本的去寻找，而是仿佛能瞬间“感应”到整个图书馆里所有书籍、所有页面的信息状态。当它思考那句需要找到的特定的话时，量子力学的奇妙特性（叠加和纠缠）会让目标信息的位置“浮现”出来。之后它几乎能立刻指出那句话大概在哪几本书、哪几页附近，大大缩小了搜索范围。
这就是为什么量子计算机在复杂问题的求解上能极大的超越传统计算机的原因。
目前我们使用的设备，比如电脑、手机等，核心都是传统计算机。它们处理信息的基本单位是“比特”（bit）。一个比特就像一个小小的开关，只有两种确定的状态：0（关） 或 1（开)。计算机里所有复杂的信息，比如我们直接看到的文字、图片、视频、等等，在内部处理时，都会被分解成由无数个 0 和 1 组成的超长序列（比如 01001101...）。就类似于你面前有个绳带，上面有很多的灯泡，不同位置的灯泡明灭都代表着一定的信息，当然实际情况会比这复杂的多。这种基于确定状态的二进制方式，是传统计算机强大可靠的基础，也是其局限性的来源。
量子计算机的处理单元 — 量子比特
上述提到传到计算机的基本单位是比特，而量子计算机则建立在量子力学这个描述微观世界的物理学基础上。它的基本单位是“量子比特”（qubit）。
量子比特相对于比特来说，神奇之处就是它超越了比特非0即1的限制，有如下特点：
- 一个量子比特在未被观测时，可以同时处于0和1的叠加态！它同时包含了两种状态的可能性。一个量子比特就能同时表示0和1的信息。
- 两个或多个量子比特可以发生神秘的“纠缠”。当它们纠缠在一起时，无论相隔多远，测量其中一个的状态会瞬间决定其他纠缠比特的状态。
信息处理方式的不同
传统计算机：线性处理，比如2个传统比特在某一时刻只能表示 1种 状态（例如 00, 01, ，10，11，4种状态中的1种）。
量子计算机： 并行处理，得益于叠加态，N个量子比特在某一时刻理论上可以同时表示 2^N 种 状态！2个量子比特可以同时表示00, 01, 10, 11四种状态；50个量子比特就能同时表示超过1千万亿种状态！这让量子计算机在特定问题上能进行海量的并行计算。
擅长解决的问题：
传统计算机： 擅长确定性的、逻辑清晰的、串行处理的任务（如文本处理、精确计算、运行操作系统和大多数软件、图像渲染）等等，应用于日常生活、科研计算和AI部署等多种领域。
量子计算机： 潜力在于解决传统计算机难以企及的复杂问题，比如以下等应用方向：
1）优化问题： 在无数种可能性中寻找最优解（如全球物流路线规划、金融投资组合优化）。
2）大规模搜索： 在庞大无序数据库中快速找到特定项（Grover算法）。
3）密码学： 某些量子算法（如Shor算法）理论上能快速破解目前广泛使用的公钥加密体系，催生了量子加密（如量子密钥分发）的研究。
使用稳定性：
传统计算机： 相对稳定可靠。比特状态不易受环境干扰，可以在常温下工作。
量子计算机： 极其脆弱！量子叠加态非常容易因外部环境的相互作用失去量子特性，变成普通的0或1。这个特性也要求量子计算机必须在接近绝对零度的超低温、高度隔绝的环境中运行，这还没完，还需要复杂的量子纠错技术来维持计算稳定性。这是目前量子计算机实用化面临的最大挑战之一。
量子计算机和传统计算机，它们更像是强大的协同关系。在未来，你很可能仍会用传统电脑处理日常任务（收发邮件、看视频、写文档），而当你需要解决某个极其复杂的科学模拟、优化或密码破译问题时，会把任务发送到云端强大的量子计算机进行处理，再将结果返回给你。
