在这一过程之中，程序的调试和测试尤其具有挑战性，其原因是人们的观察行为能够影响到量子态 ---- 这意味着：当你在检查计算机中发生的问题时，你也同时改变了计算机的状态。而一个可能并且可行的解决方案，则是设计一个可以在程序编译时即能捕获错误的操作系统。

　　目前，全球众多科研机构都在积极地从事量子算法的开发以及量子编程等领域的研究。

量子计算机总体架构

　　量子计算机竞赛

　　在十年内，人们或许能够搭建出具有50到100个量子位的量子计算机。这些量子计算机将能够以量子模拟器的身份发挥功用。而人们的一个长期的目标，则是建立一个可以运行任何量子算法的大型量子计算机，即所谓的通用量子计算机。为了在性能上优于常规计算机，这样的大型量子计算机将需要含有数千到数百万个量子位。

　　与此同时，这一领域还拥有十分庞大的商业利益，尤其是小规模量子模拟器。例如，一家加拿大公司D-Wave已经开发出了两种类型的量子模拟器，尽管这些模拟器还没有显示出量子加速的迹象，但是其中的一些硬件已经被一些大公司和一个美国国家研究所“抢购”。

　　谷歌、IBM和英特尔也纷纷推出了打造量子模拟器和全尺寸量子计算机的计划，这些量子计算机的量子位均基于超导体。这些不懈的努力催生了越来越多，并专注于量子信息处理的初创公司。

　　量子通信

　　量子技术在通信领域最重要的应用就是加密，量子密钥分发和量子破译防御技术是未来数据传输技术的核心。

　　量子通信保证了敏感数据传输的安全性。在可预见的未来，量子密钥分发和将成为通信密码学的重要组成部分，甚至有可能建成利用卫星和光纤覆盖全球的保密通信网络。

　　量子通信也可以用于以下用途：传输量子计算机产生的大量数据；产生仿真和游戏使用的大量随机数；构建更可信的数字签名。

　　加密问题

　　每台手机和每个网页浏览器，都内嵌有加密模块。这些模块背后的加密技术是网络社会的基石。这些加密模块用密钥来加密和解密数据。

　　互联网商务通信和其他高安全应用要求通信需要使用公钥和私钥。发送方用公钥加密数据并送出，接收方用私钥解密。目前，atv，公钥加密体制无法在可接受的时间内被黑客破解。

　　公钥密码算法的数学基础，是大素数分解目前没有高效的算法。然而，量子计算机能够轻易破解大素数分解问题，因此目前的加密技术面临重大挑战。

　　量子密钥分发

　　量子密钥分发的基础是量子力学原理，因此未来数学和计算机技术的发展，不可能动摇量子密钥分发的安全性。

　　目前，光纤量子密钥分发的最大距离是100千米，更长的光纤会吸收太多的光子。不过，可以通过量子密钥网络和信任节点来扩大传输距离。未来，随着量子技术的发展，有可能取消信任节点，直接构建完整的量子密钥分发网络。当然，为了保证密钥分发的安全性，还需要其他辅助手段，包括验证发送者和接收者的身份。

　　量子密钥分发的用途

　　用经典方法加密的，以现有的破解能力无法破译的信息，随着量子计算机的发展很可能不堪一击。而用量子加密技术加密的信息，其安全性不受计算能力提升的威胁。一家日本公司已经提供对人体基因测序数据的量子加密服务。

　　随着技术的发展和设备性价比的提高，量子密钥分发可以被整合到现有的光纤网络，为企业、医院和第三方数据中心服务，保护个人信息。量子密钥分发还可以用来保护网络核心节点，防止其被黑客控制。

　　量子密钥分发特别适用于这些领域：

　　● 大机构的财务和客户个人信息保护。多家银行已经开始试用量子加密技术；

　　● 医疗数据，如个人基因数据；

　　● 政府和军方通信；

　　● 核电站和基础通信网等国家基础设施；

　　量子破译防御

　　量子破译防御技术是指能够防御量子计算机破解的加密技术。