做量子计算的人常被问的问题就是，『什么是量子计算？』
其实顾名思义，量子计算机就是操控量子信息的计算机。
那么量子信息是什么？它和经典信息有什么不同呢？
量子信息有以下几个特点：
1、量子信息的存储量大。这是根据量子叠加态原理，比如说2个经典比特有4种情况，00，01，10，11，但是这两个比特只能处于其中一个态，就只能存1种的信息；但是量子比特（qubit）可以处于这四种情况的叠加态，就可以存储4种信息。类似的，量子信息存储的量就是经典信息的指数倍。
如下图，|a>=|0101>，而|b>=|0101>+|0101>，后者就是4和5的叠加态，其实后者还可以成为更多的态的叠加态，说明了量子态的存储能力的强大。
2、量子信息可以并行处理。这也是基于叠加态原理，对一个量子信息单元（qubit）做逻辑门操作，其所有的态都在变化，这样就实现了所有的态的统一处理，这是经典计算机所远远达不到的。
如下图，该球（Bloch球）表面的每一点都是|0>和|1>的叠加态（不同点未来在测量的时候坍缩到某一态的概率不同），当我们对量子态进行操作时，它按照量子力学的规律绕某个轴转动，绕不同的轴转动就可以到达球面任意点，这种操作下|0>和|1>是同时变化的，这就是并行处理。
3、量子信息不可克隆。就是量子信息不能被复制，所以不能像经典计算机有copy的逻辑门的功能。
4、量子信息的测量坍缩。量子信息的测量过程中会以不同的概率坍缩到不同的态，而不是一个确定的结果，而且坍缩之后的量子态不能复原，这也是量子信息不可精确克隆的原因，因为一旦精确克隆，就说明你对它做了测量，然而一旦测量就被破坏，所以也就不能精确克隆了。
前两点是量子信息的优点，是广大科研人员的奋斗动力。
然而，后两点就是量子计算的绊脚石，这两个不同寻常的特点直接导致了量子算法设计的困难，也是量子计算机发展这么慢的主要原因。
了解了这些特点，你一定想知道科学家怎么开始设计量子计算机呢？
其实还是要从经典计算机说起。
经典数字电路的模块如下，由与或非等逻辑门构成：
然后数字电路集成之后，就可以实现一些简单的功能，比如数码管显示：
最后，集成电路的发展就催生了CPU，就是我们现代的经典计算机：
那么，根据这一思路，科学们就想，我们的量子计算机也应该由一些逻辑门构成。
然而这其实有些困难，读者可以自己想想哪些经典逻辑门我们可以在量子中实现，哪些不能？
我们下期见！
原文发布时间为：2017.02.01
本文作者：Golden Horqin
本文来源：知乎，如需转载请联系原作者。
