量子计算机与经典计算机在理论本质上的区别,是前者的基本信息单元为一个“量子比特”,这个概念可以通俗地理解为0和1的线性组合,即 α| 0+β| 1,其中 |α|^2+ |β|^2=1,也就是说,一个量子比特可看成是0和1的叠加态,而对于经典计算机来说,基本的信息单元就是一个比特,取值只能为确定的0或1
由此可见,输入量子计算机的初始信息是叠加态,其计算出来的结果也是叠加态,用通俗地话讲,量子计算机可以同时输入多种可能性,但其输出结果也包含了多种可能性,而根据量子力学的基本原理,若对计算结果进行“观测”,则被测量的量子比特的状态将以某一概率值(即 |α|^2或 |β|^2)“塌缩”为0或1,且这个过程完全是随机的、不可预测的
正是由于这个基本原理的限制,使得量子计算机在大多数经典问题上并不比经典计算机快,只有在某些特定的、需要实施并行计算的场合,量子计算机才会展现出理论优势
由此可见,输入量子计算机的初始信息是叠加态,其计算出来的结果也是叠加态,用通俗地话讲,量子计算机可以同时输入多种可能性,但其输出结果也包含了多种可能性,而根据量子力学的基本原理,若对计算结果进行“观测”,则被测量的量子比特的状态将以某一概率值(即 |α|^2或 |β|^2)“塌缩”为0或1,且这个过程完全是随机的、不可预测的
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