量子技术
什么是量子
最早，量子是被一个叫普朗克的德国物理学家（如图1-1所示）在1900年提出来的，后来陆陆续续经过许多科学家的努力，其中也包括大名鼎鼎的爱因斯坦，使得量子科学体系不断完善。
平常，人们看到的物质是由原子组成的，可是原子世界的运动规律与宏观世界完全不同。例如，原子的能量不是连续变化的，而是一份一份的，物理学家就把其中最小的一点点分量叫作量子。量子不是粒子，它是计量能量的最小单位。
研究量子的科学，叫量子力学。随着研究的深入，科学家发现，微观世界的各种基本粒子，无一例外，都服从量子力学的规律，这些规律和人们日常所见的宏观世界的规律大相径庭，这让人们瞠目结舌，困惑不解。
基本概念
量子纠缠
量子纠缠指的是量子粒子之间的相互作用。即使粒子间相隔甚远，它们依然相互作用、相互参照，而不是独立的。
举个栗子，你工作需要去上海出差了，你太太怀孕10个月被送进北京协和医院妇产科，突然肚子疼，被送进产房，30分钟后你的儿子出生了。那又怎么样呢？在你儿子诞生的那一刹那，你在北京的太太成了妈妈，在上海的你成了爸爸！
量子叠加
量子同时以0和1的形式存在，这种现象被称为叠加。虽然粒子能存在于多个量子态中，一旦确定了粒子的能量或位置，叠加至此消失，它只能存在一个状态。
在微观的量子世界中，一个状态可以存在于1和2之间，它既不是1，也不是2，但它既是1，又是2。
量子比特
如果把↑光子看作比特0，把→光子看作比特1，那么，一个↗光子就处于比特0和比特1光子的叠加状态之中。
如果硬要用一个偏振镜去测量它到底是比特0还是比特1，就会发现，测量结果有50%的概率是比特0，还有50%的概率是比特1。↗光子所携带的这种诡异的“比特”就叫作量子比特。可以把比特0和比特1分别想象成一个虚拟的空间中的两个相互垂直的坐标轴。
对于经典比特来说，它要么处于比特0的轴上，要么处于比特1的轴上。而量子比特可以在两个轴之间的空间任意“转动”，量子比特在两个轴之间的空间任意“转动”的结果，以一定比例得到比特0，一定比例得到比特1。
量子计算
电子计算机所做的计算，就是操纵经典比特。同样的道理，所谓量子计算机，就是在量子力学允许的范围内操纵量子比特。这时就需要可以操纵电子比特的量子门。
由于量子比特可以同时处于比特0和比特1的状态，量子门操纵它时，实际上同时操纵了其中的比特0和比特1的状态。所以，操纵一量子比特的量子计算机可以同时操纵2个状态。如果一个量子计算机可以同时操纵N量子比特，那么它实际上可以同时操纵2N个状态，其中每个状态都是一个N位的经典比特。这就是量子计算机传说中的并行计算能力。
什么是量子计算机
量子计算机依赖出现在自然界的量子力学现象——基本上是物质的两种重要状态，名为叠加（superposition）和纠缠（entanglement）。物质的这些状态被用于计算时，有望提升对复杂数据集执行计算的能力。
这里的重要区别在于量子计算机不同于传统计算机，传统计算机是依赖晶体管的二进制数字电子计算机。晶体管可在两种状态之间切换：0或1，即开或关，从而计算信息。量子计算机并不使用晶体管（或经典比特），而是使用量子比特（Qubit）。经典比特与量子比特的区别如图：
已经造出的量子计算机
加拿大D-Wave公司在几年前已经制作出世界上第一台商用量子计算机D-Wave Systems。这家公司被广泛视为量子计算的开路先锋和标准制定者。量子计算机容量日益增加这个现象被称为罗斯定律（Rose Law），该定律以D-Wave公司的首席技术官乔迪·罗斯（Geordie Rose）命名。
但D-Wave公司还没有做出一款通用量子计算机。在短期内，假设它会应用于科学超级计算任务和商业优化任务，可能会隐藏于互联网巨头的数据中心，改善图像识别及其他形式的近似人工智能的神奇任务。在大多数情况下，量子计算机对经典计算集群而言将是起到加速作用的协处理器。
下图是50量子比特的量子计算机样子：
一般认为，量子计算机不一定会对所有的计算任务有帮助。即使是最好的传统计算机也有在数学问题上难以解决的时候。
在实践中，量子计算机和传统计算机将可能携手合作。事实上，最可能的情况是，大部分主要的工作是由传统计算机完成的，但是其中一些最困难的问题，可以通过量子计算机解决。
另外，还有一个领域就是量子通信，它可以使量子态在站与站之间进行传输。而且，通过这些量子网络（有时也被称为量子互联网），人们能够远程访问量子服务器。
造出量子计算机还需要目前不存在的物理学突破。有个流传甚广的说法：“造出量子计算机的成功率与造出反重力汽车差不多。”
如果有朝一日人类将量子理论完善并应用于现实生活中，那么那个时代的人的生活将是我们今天的人完全无法想象的！可能就像古人与我们现代人的差距。