量子计算机的出现为人们提供了一个全新的前进方向---- 其原因是量子计算机是以支配原子尺度的量子理论为基础的，是一种完全不同的计算方式。对于某些特定的计算任务而言，量子计算机的潜在计算速度比常规超级计算机要快得多，因而这些新型计算机可以带来非常庞大的商业利益。

　　据目前情况来看，实现全尺寸量子计算机的时代还处在“革命尚未成功，同志仍需努力”的状况下，但这类计算机将使包括飞机设计，数据搜索，城市管理和医疗诊断在内的诸多方面获益匪浅。而英国在实现量子计算这一目标的硬件和软件方面均处于世界领先地位。

　　量子计算机是如何工作的

　　量子计算机中的这些装置利用了量子信息的复杂性特质。常规计算机使用的是值为0或1的比特位，而量子计算机使用的则是量子位（或称量子比特）。每个量子位可以是0，1或0和 1。换句话说，人们可以通过输入处于量子叠加态的量子比特的方式进行计算，例如：由75％的零与25％的一同时组成的数值。

　　由于量子比特可以在同一时间内被置于多种状态，这也意味着量子计算机可以同时处理许多输入，而无需像传统计算机一样逐个处理。对于某些特定类型的问题而言，这意味着人们能够得到一个快得多的答案。

　　量子比特可以通过许多不同的技术手段实现并改变，包括：

　　· 超导体

　　· 光子

　　· 离子阱

　　· 量子点（小型半导体设备）和金刚石纳米颗粒

　　量子计算机可以做什么？

　　据前文所述，我们已了解到：在某些计算问题上，量子计算机可以战胜传统计算机——其中包括大型数据库搜索，以及大数因子分解等。

　　作为最为常见的一种加密方式，因子分解具有十分重要的意义，它被广泛地用于保护财务以及其他敏感数据中。而一台足够大的量子计算机可以轻易地破解这种加密方式，而我们将时刻需要为这个“加密末日”做好准备。

　　大量的商业活动离不开优化过程 ---- 举个例子来说，在制造任何实际零件之前，生产商们常常利用计算机建模对汽车和飞机的模型进行优化。飞机机翼的设计就是一个尤为复杂的任务，而量子计算则有可能带来更有效的设计，并最终设计出性能更优异的飞机。因此，几家主要的航空公司都对量子计算表现出强烈的兴趣。

　　人们现在正在积极寻找一些能够为其他领域供量子加速的算法，其中就包括机器学习和场景规划领域。如今的机器学习正越来越多的用于决策、语音或面部识别、机器人以及自动车辆的图像识别等诸多领域。

　　另一方面，智能城市计划也催生了场景规划领域日益增长的需求，而在这个领域每一天都在收集大量的数据。计算能力的增长可以帮助我们做出更好的实时决策。情景规划在医疗诊断，国防，金融和许多其他诸多商业领域也具有极高的价值。

　　如前文所载，这些任务都需要一台大型量子计算机。而对于例如新材料，药物以及其他分子设计等规模较小的问题，包含有50至100个量子位的小型量子计算机已经能够满足计算的要求——又被称做“量子模拟器”的小型量子计算。其本质是相互作用的量子位阵列，它可以模拟另一个量子系统，因而能够为当今非常棘手的物理过程建模提供新的见解。

　　目前，验证性的量子模拟器已经面世，而英国的研究机构在光子模拟器领域处于领先地位。

　　量子编程

　　一旦人们打造出全尺寸的量子计算机，我们不仅需要新的算法，我们还将需要全新的编程语言。这意味着人们需要开发出全新的技术，以用于程序规范（定义一个程序应该做什么），验证（证明该程序做我们想要的），调试以及测试。