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量子计算机的使用有望在大多数科学领域取得突破。他们将能够解决最强大的超级计算机无法处理的问题。允许我们操纵和控制单个量子粒子状态的技术的出现使我们进入了第二次量子革命的门槛。而量子计算机就是这场革命的火车头。

量子计算机与普通计算机是相同的计算机，只是有所改进。由于芯片的小型化和计算的并行性，它领先于“经典”。他的工作基于量子力学定律，例如叠加和纠缠原理。所有这些过程都会打破普通人的心理。毕竟，很多过程是无法解释的。但工程师们正试图揭开未知的面纱。

普通计算机的二进制系统中的信息单位是位，它只有两个值0和1。所有计算机的魔法都是通过它们的逻辑运算创造的，无论你是在工作、看视频还是听音频。比特本质上是一个微型晶体管，其设计极其原始。它像灯泡一样打开和关闭，但速度如此之快，通过将所有位组合在一起，它们可以几乎以光速执行复杂的计算。

量子计算机拥有量子比特而不是比特，比特本质上是量子粒子（光子、质子）。它们可以等于值 0 和 1，以及介于两者之间的值。因此，在一个时钟周期内，量子处理器执行的操作数量多得不成比例。根据叠加原理，量子位同时存在于多种状态。如果硬件级别的晶体管（也称为标准位）取值 0 或 1，换句话说，“是”或“否”，那么量子位可能处于“可能”状态。

默认情况下，所有量子位都处于此状态。它是用概率来衡量的，其值的数量可能是巨大的。该概率原理的结果是可能答案的概率分布。最好的解决方案就是最有可能的答案。这使您不必像传统计算机在计算时那样按顺序检查所有可能的组合，而是立即生成它们。

量子计算机将在一秒钟内完成普通计算机至少需要一周才能完成的任务。叠加的量子粒子以所有可能的状态组合在一起，直到可以观察和测量它们。这种纠缠形成了一个单一的量子比特系统，它们相互影响。当一个粒子处于一种状态时，与其相关的另一个粒子会重复其状态，无论它们之间的距离如何。

这在处理大量气候、医药和金融数据时非常有用。量子计算机执行逻辑运算的过程是基于门的。一量子位和二量子位量子门由量子位组装而成。还有一些通用门可以执行任何量子计算。

在物理实现上，量子比特分为离子陷阱、电荷陷阱、超导量子比特、量子点等。现代技术使得创建许多量子位成为可能，但很难保持这样的系统处于稳定状态。当与环境交互时，量子位像所有量子系统一样，很容易丢失其分配的状态。

因此，计算中的错误数量会增加，因此需要保护系统免受背景噪音的影响。例如，半导体系统使用超流体冷却至接近 -273.1°C（绝对零）的温度。

超导体由于其良好的可扩展性，长期以来一直被认为是最有前途的方向。它们时间稳定、控制参数稳定、管理相对容易。然而，现在人们的注意力已经转向替代量子平台。这些离子表现出最高水平的操作精度和稳定性。