那么，量子计算机为什么可以具有超强的运算能力呢？
传统电子计算机用“比特”(用“1”或者“0”表示)作为信息存储单位，进而实现各种运算。而运算过程是经由对存储器所存数据的操作来实施的。电子计算机无论其存储器有多少位只能存储一个数据，因此，对其实施一次操作只能变换一个数据，为运算某个函数，必须连续实施许多次操作。
而量子计算机的计算由诸如电子和原子核一类的量子粒子实现。每个粒子代表一个量子位。量子位与常规位不一样，在量子位中电子或原子核可以处在一种叠加状态，同时起到1和0的作用。量子计算机利用量子粒子的这种性能和特点，用“量子比特”作为信息存储单位。例如，若有两个量子位，他们可以同时代表所有的两位组合：00、01、10和11。增加第三个量子位，就可以代表所有可能的三位组合。这种系统的扩展呈指数形式上升：n个量子位能代表2的n次方。只要有50个量子位，我们可以表示从零至大于一万亿的所有二进制位，而且是同时。正是因为量子粒子的这种特点，使量子计算机能够采用更为丰富的信息单位，从而大大加快运行速度。
迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机。但是，世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。目前已经提出的方案主要有冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。将来也许现有的方案都派不上用场，最后脱颖而出的是一种全新的设计，而这种新设计又是以某种新材料为基础，就像半导体材料对于电子计算机一样。
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