1.引入——传统计算机原理
从世纪年代开始，我们的计算机技术就呈指数级发展起来，我们的电脑体积越来越小，同时性能也越来越强。但是，就和很多技术一样，我们计算机技术的发展如今遇到了一个致命的瓶颈，那就是物理上的极限。现在，电脑元件的尺寸已经接近单个原子的大小，这会出现什么问题呢？请继续看下面的解释：
众所周知，电脑由无数个细小的元件组成，各自完成简单的任务，譬如计算一个简单的加法、储存几个的数据、控制几个另外的元件协调工作……电脑的芯片由模块组成，模块由逻辑门组成，逻辑门由晶体管组成。晶体管是处理数据的最基本单元，可以想象成一个是否允许信息通过的开关，信息则由比特位组成，包括和，多个比特位可以排列组合可以显示更复杂的信息。晶体管可以组成逻辑门，就是大家学的，，等等。组合逻辑门电路构成模块，比如加法模块。再发展下去，就有了乘法模块。以此类推，电脑就可以做各种各样的事情。只要数量足够多，就可以处理任何数据。（这也是某游戏中红石计算机的原理）
2.转折——为什么要有量子计算机
但是（终于切入正题了），物理并不像想象中的那么简单，量子使一切变得十分复杂。晶体管这个开关的规格目前已经达到纳米，大约是艾滋病毒直径的八分之一，在这种情况下，这个开关所阻挡的电子流可能无视开关直接通过，简而言之，晶体管被短路了，永远处于开的状态。这就叫量子隧穿。量子领域的物理法则与宏观世界有很大不同，这使得传统的生产工艺失效，随着晶体管规格的不断缩小，这种隧穿现象逐渐出现在我们的眼前，我们的技术发展遇到了一个瓶颈。
此时，科学家们正在思考，能不能将量子的特性变成优势呢？因为如果不去考虑量子物理，计算机技术将无法再蓬勃发展。于是，他们就开始研究起了量子计算机。
友情链接：量子隧穿
3.试探——量子计算机的基本原理
在一般的计算机里，比特位是最小的信息单位，但在量子计算机里，这一观点有了一些微妙的改变。量子计算机中，最小的信息单位是量子位，和正常的比特位一样，也有两个不同的状态，为了方便叙述，我们将它们姑且称为和。
一个量子位由任意二能级系统组成，比如一个自旋磁场或单个光子，0和1是这个系统中可以存在的两种状态。就像光子的水平极态或垂直极态。
这是物理上的解释。看不懂？没关系。（其实我也没看懂）我们可以感性的认知其为一种特殊的比特位，但它的状态是由光子的状态决定的。不过，它与比特位的最大区别不在这里。量子世界中，一个量子位可以不止拥有一种状态，它可以是两种不同的状态按一定比例混合起来的混合量子态。也就是说，当你没有测定它是什么时，它既可以是，也可以是。这被称为量子的叠加状态。
由这个大家可以去试着理解一下薛定谔的猫，就像这只可怜的猫一样，你没有打开盒子，就不知道它是死是活，它在逻辑上同时处于死和活的状态。
但是，这种叠加不是完全随机的，不然它还能有什么用。当我们测定一个量子位的值，比如把那个光子塞进滤波器里，它的结果是唯一确定的，为水平极态或垂直极态中的一种。
总之，一个量子位，当没有测定它的值时，它就处于叠加状态；但当测定它的一瞬间，它就崩塌成唯一的一种单一状态。这一点非常神奇，举个例子，四个比特位可以表示种状态，但当我们真的去用它时，仅有一个状态是它所表示的。但是，四个量子位则不同，它可以同时表示所有状态，这大大节省了空间。量子位储存信息的能力是指数级增长的。
更一般地，个比特位一次可以表示一个在区间内的整数，而个量子位则可以表示个在区间内的整数。
4.深入——量子纠缠
量子有一个很奇怪的特性，就是量子纠缠。量子位会将它的动态，反应到另一个相关联的量子位上，不管它们离得有多远。也就是说，当我们观察一个量子位时，意味着我们可以同时知道另外一个量子位的状态而不用去观察它。但是，这相当麻烦。对于一个逻辑门来说，一个确定的输入意味着一个确定的输出。但操纵叠加态量子位的量子门，则是以一个量子位的状态，反推出另一个量子位的状态。所以量子计算机一开始会初始化一些量子位，量子门会让这些东西处于纠缠状态，操纵它们的概率，最后通过观测得到一个确定的结果。就好比我们同时进行了多个运算，测量一次就能得到全部结果。恰当利用量子的纠缠态和叠加态，可以使结果变得更准确。我们还可以多次测量，使得误差变得更小。这个效率将远远超过一般的电脑。
友情链接：量子纠缠
5.前景——量子计算机的应用
不过，这么麻烦的东西用在家庭电脑上肯定不合适，所以它更多得用在一些特别的领域，比如：
- 数据库领域：传统电脑需要用很长的时间，花费非常多的精力来寻找到我们想要的东西，然而量子技术将这个时间指数般地减小了。在海量数据里查找某个东西变成了一瞬间的事情，数据规模越大，效果就越明显。
- 安防领域：量子计算机在计算机安全领域有着重要的作用，特别是和密码有关的方面。它可以使我们在收发邮件和与银行互动时的隐私保护得更加到位。公开分发的加密数据，只有对应持有私钥的人才能打开。大家可能会有疑问，这个私钥是可以通过公开密钥和一定的数学手段弄出来的。然而，凭借现在的计算机技术，想要用数学方法计算出这东西，至少需要上百年的时间，并且不一定准确。量子计算机则可以用指数倍的速度，将运算时间缩短到很短很短。
- 物理领域：对量子现象进行仿真模拟，一般的计算机进行这类操作会消耗大量资源，并且缺乏精度，但量子计算机本身就运用了量子原理，所以做起来将会得心应手。通过这种方式，我们可以在医学领域等创造出不一般的成就。
友情链接：量子加密
6.总结——未来何去何从
虽然量子计算机有许多好处，并且在不少国家和地区都展开了量子计算机的实验，但是目前人们还不能确定量子计算机是不是真的有想象中的那么使用，是不是真的能在某些领域发挥重要作用。科技将带领我们走多远，我们并不知道，但是我们知道的，就是努力探索，只有这样，我们才能找到宇宙和生命最深处的奥秘。
