量子计算机研究有新进展，本文主要内容关键词为：量子论文,新进展论文,计算机论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
计算机面世50多年来，性能提高了约10亿倍。但这也意味着按传统方式发展计算机快走到头了。支持现有计算机的半导体技术，是把电子视为粒子作为它的工作基础。然而电子和光子一样具有波粒二象性。当它活动空间较大时，的确可以当作粒子对待而忽略其波动性。一旦活动空间较小，例如当集成电路线宽小于0.1微米（目前已达0.18微米，三五年后便可达0.1微米）时，其波动性质便不能忽略， 量子效应开始干涉电子的正常运动。这时，就需要开发建立在量子效应基础上的计算机，也就是量子计算机。
量子计算机显现出来的魅力激发了人们开发它的热情。现在在计算机领域广泛使用的RSA等公开钥加密系统， 是以巨大数的质因子分解极为困难作为前提而设计出来。例如1个400位长的数，要对其进行因子分解，即使采用世界上最快的巨型机也要10亿年时间，而人类的历史才几百万年。但用量子计算机求解，有1年左右时间便够了， 即可把速度提高10亿倍。这样，加密系统的密码破译便容易多了，因而它给社会带来的震动也可想而知。
量子计算机之所以能使求解速度快这么多，是因为它有量子并行计算的能力，这也是量子计算机最大的优点所在。
这还只是反映量子计算机威力的一个方面。人们对量子计算机的期待至少有三个方面：一是对任意物理系统进行高效率的模拟；二是实现发热量极小的计算机；三是极大地缩短计算时间。正是这些热切的期待，促使量子计算机不断取得进展。
与现有计算机类似，量子计算机同样主要由存储元件和逻辑门构成，但是它们又同现在计算机上使用的这类元件大不一样。在现有计算机中，数据用二进制位存储，每位只能存储一个数据，非0即1。而在量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1，就是说量子位存储的内容可以是0和1的叠加。
由于一个二进制位只能存储一个数据，所以几个二进制位只能存储几个数据。而一个量子位可以存储2个数据，就是说同样数量的存储位，量子计算机的存储容量比通常计算机大许多。
现在计算机中基本的逻辑门是“与”门和“非”门。对量子计算机来说，所有操作必须是可逆的，也就是从输出要能反推出其输入。所以必须为量子计算机开发出能实现可逆操作的逻辑门。已在量子计算机上使用的“控制非”门便是这样的一种门，它又被叫做“量子异或”门。
有了存储信息的量子位，又有了进行运算的量子逻辑门，便可以建造量子计算机了。
量子计算机的突出优点有二：一是能够实行量子并行计算，加快了解题速度；二是用量子位存储，大大提高了存储能力。至于它的弱点，一是受环境影响大，二是纠错较复杂。此外，量子计算机解题快靠的是采用并行算法，就每个逻辑门来说，其工作速度还不如通常计算机上的逻辑门快。
就目前正在开发中的量子计算机看，它们现有3 种类型：核磁共振（NMR）量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。
最近，美国麻省理工学院已完成核磁共振量子计算机的小规模实验。英国牛津大学也开发出名为“咖啡杯”的核磁共振量子计算机，它能避免环境对计算机工作的影响。
硅基半导体量子计算机也获得新进展，制成了使两个原子共享电子的类似于分子键的人工分子。它作为实现量子计算机的一种基础技术正引起人们注意。因为它同现有计算机一样都是建立在硅半导体技术基础上，所以能够借鉴更多的以往经验，因此也更具有吸引力。
离子阱量子计算机把一系列冷离子禁锢在量子势阱里组成一个相对稳定的绝热系统。同核磁共振不同，它由激光来实现自旋翻转的“控制非”操作。由于在这种系统中很容易在任意离子间实现几位量子门，所以具有光明的前景。