引语

计算机的发明标志着大数据和互联网时代的来临，让人们在家里就能够与世界各地交流沟通。

在1946年，世界上第一台计算机出现了，它是由美国的奥克利和埃克特发明的。这台计算机与现在的轻便的计算机不同，它的体积有着100多平方米，重量也高达几十吨。它的性能也与现在的计算机不能相比，在科技还不发达的当时，它每秒最多只能达到五千次的运转。不过作为第一台计算机，它有着非同寻常的意义，有着历史价值。

后来，人们开始慢慢改进计算机，创造的计算机体积缩小，性能也随之提升。

对标传统计算机，量子计算机有何优秀之处

计算机的优化需要做出什么改进？优化计算机的芯片，可以让计算机运转更快。

人类生产力的提升，让原本可以满足人们需求的计算机变得捉襟见肘。科学家们开始研发性能更良好的计算机。通过实验，人们提出主要有两个方面限制了计算机的发展:计算机能量的消耗问题和计算机芯片高集成化的极限。只要解决了这两个问题，计算机的性能也会随之得到优化。

1961年，在IBM工作的研究员罗尔夫兰道尔发现了一个著名的原理:在计算机运转的过程中，计算机每删除一次数据，计算机就需要为此消耗一定的能量。通过这个原理，我们可以发现芯片的优化方法就是散热。想要让芯片快速散热，就要让计算机在运转过程中，避免信息的擦除。最后人们发现，如果计算机采用可逆的计算就可以避免这一问题。

普通计算机的计算逻辑是普通的数学思维逻辑，而量子计算机则不一样。首先，它属于一个实物载体，专门储存于信息数据。且他计算的数据被称为量子数据，与普通的数据信息不一样。量子计算机计算的数据为量子信息，而普通计算机则是普通数据。因为量子计算机这一特性，它能计算出更多的数据信息。因此，它能够应用的范围也比传统的计算机广泛。

一般来说，数据越多，传统的计算机处理的差错也会随之增多。然而，量子计算机不同，数据信息越多，更能使它的计算系统高速运行，更能使它的量子计算具备精准性。量子计算机在未来的科技领域一定会有举足若轻的地位，它可以作为计算机未来研发的方向。

我们可以知道，传统的计算机与量子计算机运转的规律是不同的，它们的原理不一样。传统的计算机根本无法实行量子体系运转。量子体系的计算是非常复杂的，我们现在对量子体系的计算，也都是简化后才产生的结果。而量子计算机却可以达到这种复杂的量子计算。

在此概念出现之前，当时的科学家只是把量子计算机当成一种理论上的依据。虽然它在理论上是可以超越经典的计算机运行速度，但却并没有对它进行实践模拟操作。

随着人们发现量子计算机相比起传统计算机的优势，于是开始大力发展关于量子计算机的物理实验。

科学家们研究出了好几种可以运载量子计算机的实物载体。现有运用的有:超导量子实物载体、离子阱实物载体和拓扑量子计算机实物载体。这些实物载体各自都有着优势和缺陷。在经过层层筛选后，虽未实际确定哪个是未来运用于量子计算机的物理载体，却也有一些物理载体被列为重点对象。比如说超导量子计算物理载体、离子阱量子计算物理载体、拓扑量子计算物理载体等这些可以用于量子计算的物理载体得到了重点研究。

量子计算机作为一种新型计算机，他对数据信息处理的方式是有别于传统计算机的。它可以完成普通计算机无法完成的计算任务，因此，国家对量子计算机的研究大力投入资金，是我国科研项目的重点项目。量子计算机也有着不同的体系，它有着超导量子体系，还有着拓扑量子体系等等。

因为量子计算机的优秀功能，被我国纳入重点研究项目，它是国家科技实力的体现。

量子计算机的出现，需要研发物理载体

量子计算机能够达到快速运转，其依靠的量子计算是什么？量子计算其实是遵循量子力学规律去操控量子信息进行计算的一种计算模式。

而经典计算，则是依靠二进制计算去进行计算公式，是一种传统的计算方法。

经典计算的计算单元通常有一个确定状态，比如通常为数字零或者一。而与之不一样的是量子计算，它的计算单元被称为量子单元。量子单元的两个零和一通常处于完全正交的状态，这种状态是叠交的。

总的来说，量子计算可以使计算机的计算状态进行叠加，而不是单一的运行。这种叠加下，量子单位的状态不仅可以有零和一分别存在，还可以使零和一同时存在。经典的计算体系根本不可能达到这种量子体系的纠缠状态。

因此，在这种计算原理下量子计算机可以比经典计算机在运转过程中做出更快的处理方式。

虽然量子计算机还在国家的大力发展中，但是各行各业已经迫不及待的想要量子计算机加入其中。

量子计算机可以在医药行业、新型半导体研发行业等行业进行量子运算，可以为这些行业进提供有效的帮助。像这些数据计算要求更高的行业，一般的计算机的计算能力只能勉强胜任。这时候量子计算机的出现，可以为它们减轻计算压力。因此人们认为，在以上这些场景里，量子计算机可能最先出现。

人工智能是近年来一个热门的话题，它属于高新技术行业，系统对于计算机的运转要求是很大的。而传统的计算机却只能勉强达到它的要求。而量子计算机可以促进人工智能技术的发展，构建优秀的量子机器学习模型。目前，谷歌、微软等公司都在大力研究量子计算机应用于人工智能系统。

量子计算机在密码分析领域有着巨大的发展潜力，量子计算机优秀的计算能力可以使密码快速破译。现在的传统密码一直存在着不安全性，而量子计算机可以使密码破译变得更安全。

想要研发一项技术，必然也要研发适合这项技术的实物形态。目前，人们提出能够实现量子计算的实物形态有:超导量子计算、离子阱、量子点、拓扑子量子计算和金刚石色心等。

超导量子计算是利用超导系统进行量子态来实现量子计算。它的优势在于与现在能够实现的半导体工业技术相互兼容，实现量子计算。虽然它有着这样的优势，但是也有着劣势:超导量子计算对于实际运行中的物理环境要求很高。超导量子计算需要超级低的温度去实现量子计算。现如今，已有许多科研机构和国际大公司采用了超导量子计算机系统。

IBM公司先在2016年推出了用超导量子作为实物载体的计算机系统。而在其后的2017年11月，IBM公司又宣布研发出了有着50量子单位的量子计算机原理样机。虽不知这消息的真假，但他们在2018年初在ces大会现场展示了这一量子计算机原理样机。而我国的北京量子院也有一个56比特的超导量子芯片。

离子阱也是能够实现量子计算的物理平台。它拥有着较好的封闭性，制备效率和读出效率相比起同类较高。这是它与其他物理平台相比在实现量子计算上的优势。而且它在一定条件上还可以去满足量子计算的多个条件，这种可延展性可以提高量子计算，是一个重要的特性。

拓扑子量子计算在任何环境下都有着强大的抗干扰能力，这使得它在进行量子计算的过程中几乎不会犯错。这也使它成为了量子计算的一项重要的研究方向。虽然拓扑子量子计算的研发过程很困难，但是如果它研发成功，将会让量子计算有更多的可能性。

科学家们一直在对这些量子计算物理载体进行研发，未来可能还会研发出更多适合量子计算的物理载体。

量子计算在各个国家的发展前景

量子计算无论是在我国还是国际都是科研项目研究的重点，大家的关注点都会放在量子计算研发身上。对于这项技术研发，各个国家的政策都对此大开方便之门，注入大量资金研发。

美国在20世纪90年代就将量子信息技术列为了国家发展的重要项目，据说每年对此投入的资金高达两亿美元以上。

在英国，量子计算也是国家重点发展项目。在2014年，英国就已经启动了“国家量子技术计划”，为此耗动巨资，花费了高达十亿英镑。

在2016年，德国发起了关于量子技术走向市场的计划，国家注入大量投资。

而我国对量子计算的开发也是一直列为重点项目，注入了大量的资金研发。

目前，我们提出实用化量子计算概念。实用化量子计算概念分为好几个阶段。实现量子计算的优越性是实用化量子计算研发的一个发展阶段。量子计算机因为它的特性所以计算能力超强，一些现阶段无法解决的数据问题，它可以解决。因为它这一能力，所以在计算机领域中量子计算机具有巨大优势。这个阶段后则会进入下一个阶段:模拟量子机阶段。这个阶段是为了解决大部分优秀的计算机无法解决的问题，且这一问题的解决对我国具有实用价值。而最后一个阶段一旦实现将会对各个领域实现颠覆性影响。

由上述世界各国对于量子计算的重视，侧面可以反映量子计算对我们的重要性。

结语

因为量子计算机的各项能力比传统的计算机强，量子计算研究也被各国都列为重点研究项目，每年投入大量的资金研究开发。

量子计算机的出现将会给科学界带来巨大的革变，它可能会为我们解决很多目前难以实现的问题。所以我国对于量子计算的研究一直是大力支持开发，绝对不能落后于他人。

科技的创新不仅仅是会给科技领域带来巨大变化，还会给各行各业带来巨大的影响。量子计算机也是如此，自它问世以来，科学家们就一直不断的对它进行研究。这是因为量子计算机在计算机领域有着绝对优势，将会改变各个行业的格局，给人们的生活带来巨大变化。

参考文献

《计算机学报》

《软件学报》

《中国科学》

《通用量子计算机》