1. 引言 近年来,全球范围内对量子计算机的科学研究和金融投资急剧增加,量子计算机在理论上可以比任何传统计算系统更快地解决特定问题,而传统计算系统无法做到这一点。随着科学技术的进步,人们发明了新的方法来更新当前的技术和计算系统,从而实现技术突破。从 1832 年查尔斯·巴贝奇 (Charles Babbage) 的思想结晶到 1941 年德国工程师康拉德·楚泽 (Konrad Zuse) 发明的第一台可编程计算机,计算机领域多年来取得了显著的进步。虽然现代计算机比早期的计算机速度更快、更紧凑,但它们的根本原理仍然是相同的,即操纵和解释二进制位的编码,将其转化为对人类有用的计算结果。然而,1900 年,尼尔斯·玻尔 (Niels Bohr) 和马克斯·普朗克 (Max Planck) 提出了量子理论,该理论将彻底改变计算世界并催生量子计算。量子计算是一个多学科领域,它利用量子力学原理来解决传统计算机难以处理的问题。量子计算机和传统计算机的主要区别在于它们的基本运行方式——量子计算机利用量子力学原理有效地解决问题,而传统计算机则依靠经典物理学原理来处理信息。量子计算机使用量子比特(经典比特的量子对应物)来运行,并且遵循与使用二进制系统的传统计算机不同的规则集。与仅表示 0 或 1 的传统比特不同,量子比特可以存在于状态叠加中,从而允许并行处理和复杂计算。量子计算机的存在不仅会成倍地加快计算速度,而且还将使我们能够以更高的准确度和精度更好地理解基本量子现象。所有这些都使量子计算机能够彻底改变信息处理,因为它们能够解决传统计算机无法在多项式时间内解决的问题,例如加密、整数分解和优化。
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