在量子领域，物理现象和我们平常截然不同。那么这种传统的电脑就不再有进步的可能了，我们的技术进步正接近一个物理屏障，为了解决这个问题，科学家正试图通过建造量子计算机来使用这些神奇的量子特性。在普通电脑里，比特是信息的最小单位，而量子计算机的最小单位是量子比特(量子位)，它也可以设置为两个值，量子比特(量子位)可以是任意的两能级量子系统。

可以旋转产生磁场，也可以形成单光子。0和1是系统可能存在的状态，它们就像光子的水平态和垂直偏振态一样，在量子世界中，量子比特不一定只处于一种固定的状态，它可以是任何两种状态，这就是所谓的量子叠加态。但是一旦你要对它进行确切的测量，比如我们让光子通过滤光器，那么它就必须要确定一个状态，到底是水平态还是垂直偏振态。

因此当量子比特的状态没有被观测到的时候量子比特就可能处在一种0和1的叠加状态，并且你没法预测它到底是0还是1的状态。但是你一旦对它进行观测，叠加状态就会坍塌缩成其中一种特定的状态。量子叠加态就是游戏规则的改变者，传统比特可以在同一时刻，在四种不同立体基阵下各拥有两种状态。有16种可能的组合，但你只能使用其中一个，而量子比特处于叠加态时，就可以同时处在16种组合之中，每多出一个额外的量子比特，这个数就呈指数式增长。

20个量子比特就能存储相当于如今一百万比特的存储容量，彼此间的纠缠是量子比特拥有快速反应和能力的同时保持不确定性。也就是说每个量子比特都可以极快地从一个状态切换到另一个，无论它们相隔有多远。这意味着当测量一个被纠缠的量子比特时，你可以直接调用它的同伴的属性，而不必专门去查看。操纵量子比特的想法也是别出心裁，一个标准的逻辑门工作原理是接收一组简单的输入，产生某个确切的输出，一个量子门要输入旋转叠加态的概率，并产生新的叠加态作为输出。

所以量子计算机设定某些量子比特作为量子门，用来约束它们和操纵它们的(叠加态)概率。最终测量到的数据是崩塌的叠加态，能确切等于0和1。这里的意思是你在启动机器的同时就得到的大量可能计算结果，最终你只能得到测量结果中的一个，它很可能正是你想要的，所以你大概还要再测一次，但是如果巧妙地运用量子叠加态和量子纠缠效应，量子计算机就会比传统计算机的工作效率高无数倍。因此就算量子计算机可能不会替代我们的家用电脑，但在其他一些领域，他们同样有着巨大的优势，其中一个就是数据检索，为了在数据库查找东西，一个普通计算机不得不查看所有词条，量子计算机算法却只需要存入时间的脚本。

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