作为一种新型计算模式，现在仍有许多人会困惑量子计算是什么，能做什么，面临怎样的机遇与挑战。量子计算机使用量子位来处理信息， 可以用超导电子电路来表示。这些量子位能够同时以多种状态存在，让并行进行大量计算成为可能，从而加快解析的时间。
传统晶体管可以表示0或1，但是不能同时表示0和1。而量子计算则可以同时表示0和1；这被称作两种状态的叠加。当许多量子位相互结合，或“相互纠缠”时，它们会作为一个实体来运行，即所谓的“超级状态”，赋予量子计算极为强大的并行计算能力。这种功能使量子计算机能够解决某些常规计算机难以解决的复杂问题。
跟所有新事物一样，量子计算带来的影响具有正负两面性。一方面，量子计算对机器学习有很重要的意义——量子算法可以加快深度神经网络、玻尔兹曼机或者感知器等的训练速度，更重要的是，量子计算机让我们有能力对大自然进行建模，可以实际模拟出大自然的运行方式，用来解决诸如清洁能源、粮食生产、气候变化等等问题。
但另一方面，量子计算也会在很多方面带来潜在的风险，比如密码学、安全学、隐私等。最早的量子算法可以追溯到 1994 年由 Peter Shor 提出的一种可以在量子计算机上高效执行因式分解的算法。因式分解几乎是现在所有密码系统方案（例如 RSA 加密算法）的基础，因此量子计算机会对现有的密码系统产生潜在威胁。
量子计算机并不会取代经典计算机，就像超级计算机一样，量子计算机只会被用来解决某一类特殊的问题。人工智能、机器学习、医学、健康、量子化学等问题才是量子计算机的用武之地，这些问题的解决需要经典计算机花费数十亿年的时间，而在量子计算机上，几周、几天、几小时甚至几秒钟，难题就能迎刃而解。
算法对大型数据集进行处理以找到噪声中的信号，目标是最大程度地增加数据之间的比较次数，以找到描述该数据的最佳模型。使用量子计算，与传统计算相比，我们将能够更有效地完成这个数量级的处理。量子计算将使您能够并行，同时以及对该数据的所有排列进行比较的数据要多得多，以发现描述数据的最佳模式。
量子计算还将使我们能够在原子水平上对复杂的分子相互作用进行建模。这对于医学研究和药物发现特别重要。很快，我们将能够对人类基因组中编码的所有20,000+蛋白质进行建模，并开始模拟它们与尚未发明的现有药物或新药物的相互作用。基于对这些药物相互作用的分析，我们将能够找到治疗先前无法治愈的疾病的方法，并有望缩短新药的上市时间。使用量子计算机模拟将是我们设计和选择下一代药物和癌症治疗方法。
科学家认为，世界上许多地方都建立在量子系统之上。例如，光合作用等过程可能取决于量子力学系统。因此，当我们寻求自然界的灵感来构建更好的能源系统或更坚固的材料时，只有在我们可以使用量子计算机对这些过程进行建模时，我们才能充分认识到它们的潜力。这将带来许多进步和发现。
事实上，对量子计算的研究也反过来推动了经典计算的研究。例如，机器学习中的某些量子算法的思路同样可以运用到传统的机器学习中去，从而推动了传统算法的演进，这种类似的情况也经常出现在优化、理论计算科学中。通过研究量子计算和量子算法，我们对经典计算的了解也越来越深入。
来源 ：百度-方平解数码
