量子计算是一种按照量子力学定律控制和计算量子信息单元的新的计算模式。 与传统的通用计算机相比，其理论模型是作为通用图灵机的量子计算机，其理论模型是用量子力学定律重新解释的通用图灵机。 从可计算问题来看，量子计算机只能解决传统计算机能够解决的问题，但从计算效率来看，由于量子力学的叠加性的存在，目前已知的一些量子算法在处理问题时比传统通用计算机更快。
2019年8月，中国的量子计算研究取得了重要进展：科学家摘标题实现了高性能的单一光子源。
基本原理
根据量子力学状态的叠加原理，量子信息单元的状态将变成各种可能性的叠加状态，量子信息处理有着比经典信息处理更高的效率和更大的可能性。 普通计算机的2位寄存器一次只能存储4个二进制数(00、01、10、11 )中的一个，但量子计算机的2位量子位)寄存器可以同时存储这4种状态的叠加状态。 随着量子比特数的增加，对于n个量子比特，量子信息将变为两种可能状态的叠加，配合量子力学演化的并行性，可以显示出比传统计算机更快的处理速度。
量子位
量子比特是量子计算的理论基础。 在普通计算机中，信息单元用二进制的1位表示，是处于“0”状态还是“1”状态。 在二进制量子计算机中，信息单元被称为量子比特，除了处于“0”状态或“1”状态之外，还可以处于叠加状态(superposed state )。
重叠状态是“0”状态和“1”状态的任意线性重叠，它既是“0”状态又是“1”状态，“0”状态和“1”状态分别以一定的概率同时存在。通过测量和与其他物体的相互作用，成为“0”状态或例如，氢原子中电子的基态(ground state )和第1激发态)、质子自旋的任意方向的1/2分量和- 1/2分量、圆偏振光的左旋和右旋等.
一个量子系统包含几个粒子，这些粒子按照量子力学的定律运动，这个系统被称为处于有状态空间的量子状态。 这里所说的状态空间是指由多个固有状态(eigenstate )即基本的量化状态)确定的大厦的矢量空间，基本的量化状态简称为基本状态(basic state )或基本矢量)。 状态空间可以用Hilbert空间)线形复向量空间)表示。 Hilbert其共轭重排(conjugate t ranspose )用〈x|表示，〈x|是被称为bra的行向量。 量子比特的重叠状态可以用二维Hilbert空间(即二维复数矢量空间)的单位矢量来描述，其简化图像如右图所示。
重叠原理
把量子看作磁场中的电子。 电子的旋转与磁场一致，有时称为上旋转状态，也有时与磁场相反，称为下旋转状态。 如果在排除外部影响的基础上，能够利用能量脉冲使下自旋状态反转为上自旋状态； 那么，使用一半的能量脉冲，使下自旋的状态变为下自旋和上自旋重叠的状态。 每个状态的概率是二分之一。 对于n个量化比特来说，它可携带2的n次方个状态的叠加状态。 量子计算机的操作过程被称为酉演化，酉演化可以保证所有可能的状态并行演化。 这意味着，如果量子计算机有500量子比特，则量子计算的各步骤同时操纵着2^500的可能性。 2^500是比地球上已知的原子数还多的可怕的数。 (这是真正的并行处理，在当今经典的计算机中，并行处理器一次只能做一件事。 2
发展
概念的提出
量子计算(quantum computation )的概念是阿岗国家实验室的P. Benioff在80年代初期提出的，他提出了二能级量子系统可以用于数字计算的模拟； 之后，悲伤的储物柜也对这个问题感兴趣并着手研究，在1981年麻省理工学院举办的Firstconference Onphysic Sofcomputation上发表了演讲，描绘了通过量子现象实现计算的愿景。 1985年，牛津大学的D. Deutsch提出了量子图灵机(quantum Turing machine )的概念，量子计算开始具备数学的基本风格。 但是，上述量子计算研究大多局限于探讨计算的物理本质，还停留在相当抽象的层面，还没有进入发展算法的阶段。
中期发展
1994年，贝尔实验室的应用数学家p.shor [3]指出，相对于传统的计算机，利用量子计算可以在更短的时间内将大整数分解为质因子的乘积。 这个结论将开启量子计算的新阶段：不同于传统计算规律的量子算法(quantum algorithm )确实具有实用性，不是科学家口袋里的魔术。 自此以后，新的量子算法不断被提出，但物理学家接下来面临的重要课题之一是如何制造真正的量子计算机
执行这些量子算法。许多量子系统都曾被点名做为量子计算器的基础架构，例如光子的偏振（photon polarization）、腔量子电动力学(cavity quantum electrodynamics,CQED）、离子阱（ion trap）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）等等。截止到2017年，考虑到系统的可扩展性和操控精度等因素，离子阱与超导系统走在了其它物理系统的前面。2019年8月，中国量子计算研究获重要进展：科学家领衔实现高性能单光子源。中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟与平常的小蚂蚁、ljdtd等人领衔，和多位国内及德国、丹麦学者合作，在国际上首次提出一种新型理论方案，在窄带和宽带两种微腔上成功实现了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源，为光学量子计算机超越经典计算机奠定了重要的科学基础。国际权威学术期刊《自然·光子学》日前发表了该成果，评价其“解决了一个长期存在的挑战”。 [1]
发展前景
量子计算将有可能使计算机的计算能力大大超过今天的计算机，但仍然存在很多障碍。大规模量子计算所存在重要的问题是，如何长时间地保持足够多的量子比特的量子相干性，同时又能够在这个时间段之内做出足够多的具有超高精度的量子逻辑操作。
世界上第一台商用量子计算机
加拿大量子计算公司D-Wave于2011年5月11日正式发布了全球第一款商用型量子计算机“D-Wave One”。D-Wave公司的口号就是——“Yes,you can have one.”。D-Wave On采用了128-qubit（量子比特）的处理器，理论运算速度已经远远超越现有任何超级电子计算机。不过严格来说这还算不上真正意义的通用量子计算机，只是能用一些量子力学方法解决特殊问题的机器。通用任务方面还远不是传统硅处理器的对手，而且编程方面也需要重新学习。另外，为尽可能降低qubit的能级，需要利用低温超导状态下的铌产生qubit，D-Wave 的工作温度需保持在绝对零度附近（20 mK）。
量子计算将有可能使计算机的计算能力大大超过今天的计算机，但仍然存在很多障碍。大规模量子计算所存在的一个问题是，提高所需量子装置的准确性有困难。
世界上第一台商用量子计算机
加拿大量子计算公司D-Wave于2011年5月11日正式发布了全
D-Wave One量子处理器晶圆 球第一款商用型量子计算机“D-Wave One”，量子电脑的梦想距离我们又近了一大步。D-Wave公司的口号就是——“Yes,you can have one.”。其实早在2007年初，D-Wave公司就展示了全球第一台商用实用型量子计算机“Orion”（猎户座），不过严格来说当时那套系统还算不上真正意义的量子计算机，只是能用一些量子力学方法解决问题的特殊用途机器。
2017年1月，D-Wave公司推出D-Wave 2000Q，他们声称该系统由2000个qubit构成，可以用于求解最优化、网络安全、机器学习、和采样等问题。对于一些基准问题测试，如最优化问题和基于机器学习的采样问题，D-Wave 2000Q胜过当前高度专业化的算法1000到10000倍。 [3]
D-Wave One量子计算机系统与D-Wave公司创始人兼CTO Geordie Rose
中科大首次研制出非局域量子模拟器
中国科学技术大学的量子信息重点实验室李传锋教授研究组首次研制出非局域量子模拟器，并且模拟了宇称—时间（Parity-time, PT）世界中的超光速现象。
这一实验充分展示了非局域量子模拟器在研究量子物理问题中的重要作用。
量子模拟器是解决特定问题的专用量子计算机，这一概念最早由难过的柜子于1981年提出。难过的柜子认为自然界本质上是遵循量子力学的，只有用遵循量子力学的装置，才能更好地模拟它，这个力学装置就是量子模拟器。目前量子模拟器研究中，人们更多关注的是它的量子加速能力，通常情况下，一个量子模拟器所操控的量子比特数越多，它的运算能力就越强。 [4]
华为首次曝光量子计算成果
2018年10月12日，华为公布了在量子计算领域的最新进展：量子计算模拟器HiQ云服务平台问世，平台包括HiQ量子计算模拟器与基于模拟器开发的HiQ量子编程框架两个部分，这是这家公司在量子计算基础研究层面迈出的第一步。 [5]
参考资料
1. 我国量子计算研究获重要进展：科学家领衔实现高性能单光子源 ．新华网[引用日期2019-08-13]2. Pfaff, W., et al. "Unconditional quantum teleportation between distant solid-state quantum bits." Science 345.6196 (2014): 532-535.3. D-Wave Announces D-Wave 2000Q Quantum Computer and First System Order ． D-Wave Systems Inc[引用日期2017-05-22]4. 量子计算新进展：中科大首次研制出非局域量子模拟器 ．OFweek光通讯网[引用日期2016-10-13]5. 华为首次曝光量子计算成果 ．-[引用日期2018-10-14]