量子计算机是一种可以实现量子计算的机器，是一种通过量子力学规律以实现数学和逻辑运算，处理和储存信息能力的系统。它以量子态为记忆单元和信息储存形式，以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通讯与量子计算，在量子计算机中其硬件的各种元件的尺寸达到原子或分子的量级。

量子计算机的组成

量子计算机和许多计算机一样都是由许多硬件和软件组成的，软件方面包括量子算法、量子编码等，在硬件方面包括量子晶体管、量子储存器、量子效应器等。

量子计算机原理

量子计算机(quantum computer)是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置。不同於电子计算机，量子计算用来存储资料的对象是量子位元，它使用量子演算法来进行资料操作。量子计算的原理实际上应该分为两部分。一部分是量子计算机的物理原理和物理实现；另一部分是量子算法。本文通过引用郭光灿院士的文章来解释物理部分。

以下为引用的文章：

量子比特可以制备在两个逻辑态0和1的相干叠加态，换句话讲，它可以同时存储0和1。考虑一个 N个物理比特的存储器，若它是经典存储器，则它只能存储2^N个可能数据当中的任一个，若它是量子存储器，则它可以同时存储2^N个数，而且随着 N的增加，其存储信息的能力将指数上升，例如，一个250量子比特的存储器(由250个原子构成)可能存储的数达2^250，比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。由于数学操作可以同时对存储器中全部的数据进行，因此，量子计算机在实施一次的运算中可以同时对2^N个输入数进行数学运算。其效果相当于经典计算机要重复实施2^N次操作，或者采用2^N个不同处理器实行并行操作。可见，量子计算机可以节省大量的运算资源(如时间、记忆单元等)。

量子计算的两种有效算法：

1.Shor的算法：采用现有计算机对数 N(二进制长度为 l ogN)做因子分解，其运算步骤(时间)随输入长度( l ogN)指数增长。

2.Grover的算法：每查询一次可以同时检查所有100万个号码。由于100万量子比特处于叠加态，量子干涉的效应会使前次的结果影响到下一次的量子操作，这种干涉生成的操作运算重复1000(即 N √)次后，获得正确答案的几率为1／2。但若再多重复操作几次，那么找到所需号码的几率接近于1。

量子的示意图

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