與經(jīng)典計(jì)算機(jī)不同，量子計(jì)算機(jī)可以做任意的幺正變換，在得到輸出態(tài)后，進(jìn)行測(cè)量得出計(jì)算結(jié)果。因此，量子計(jì)算對(duì)經(jīng)典計(jì)算作了極大的擴(kuò)充，在數(shù)學(xué)形式上，經(jīng)典計(jì)算可看作是一類特殊的量子計(jì)算。量子計(jì)算機(jī)對(duì)每一個(gè)疊加分量進(jìn)行變換，所有這些變換同時(shí)完成，并按一定的概率幅疊加起來，給出結(jié)果，這種計(jì)算稱作量子并行計(jì)算。除了進(jìn)行并行計(jì)算外，量子計(jì)算機(jī)的另一重要用途是模擬量子系統(tǒng)，這項(xiàng)工作是經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法勝任的。

1994年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的專家彼得·秀爾（Peter Shor）證明量子計(jì)算機(jī)能完成對(duì)數(shù)運(yùn)算，而且速度遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。這是因?yàn)榱孔硬幌癜雽?dǎo)體只能記錄0與1，可以同時(shí)表示多種狀態(tài)。如果把半導(dǎo)體計(jì)算機(jī)比成單一樂器，量子計(jì)算機(jī)就像交響樂團(tuán)，一次運(yùn)算可以處理多種不同狀況，因此，一個(gè)40位元的量子計(jì)算機(jī)，就能解開1024位元的電子計(jì)算機(jī)花上數(shù)十年解決的問題。

量子計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

用原子實(shí)現(xiàn)的量子計(jì)算機(jī)只有5個(gè)q-bit，放在一個(gè)試管中而且配備有龐大的外圍設(shè)備，只能做1+1=2的簡(jiǎn)單運(yùn)算，正如Bennett教授所說，“現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)只是一個(gè)玩具，真正做到有實(shí)用價(jià)值的也許是5年，10年，甚至是50年以后”，我國(guó)量子信息專家中國(guó)科技大學(xué)的郭光燦教授則宣稱，他領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室將在5年之內(nèi)研制出實(shí)用化的量子密碼，來服務(wù)于社會(huì)！