数字经济：内涵与路径 · 第 83 页

量子计算机是一种存储和处理量子信息并运行量子算法的物理设备，通过控制微观粒子产生的叠加态和纠缠态来记录和操作信息。³ 量子计算机与电子计算机的工作原理完全不同，其具备的量子特性使其计算性能可以远远突破电子计算机的限制。

（3）量子计算的特点

量子计算是利用量子态的性质来执行并行计算，因此，量子计算机在基础单位、算力以及计算模式方面都与经典计算机存在很大差异。

首先，与经典计算不同的是，基于量子信息的量子计算的基本计算单位为量子比特。其次，在计算能力方面，由于量子计算的基本单位是量子比特，而量子比特具有独特的能够同时包含0和1的叠加态，量子计算的计算能力相较于电子计算有了显著提高。经典计算中n个比特可实现的n级算力，与晶体管数量成线性正相关，而n个量子比特有2ⁿ级算力，相比电子计算是指数级的变化，见图3-1。最后，量子计算的运算模式具备并行性，也就是可同时对2ⁿ个数进行计算，而经典计算机的运算模式是一次运算只能处理一次计算任务。

量子计算除了在上述三个方面中有较大不同外，量子现象中的量子纠缠（quantum entanglement）也决定了量子计算的整体性。量子纠缠是发生在量子系统的量子现象。在量子力学中，几个粒子在相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，因此只能对整体系统的性质进行描述，而无法对各个粒子的性质描述的现象就是量子缠结或量子纠缠，当一个量子发生改变时，另一个量子也会随之改变。⁴ 量子纠缠决定了量子计算的整体性。

因此，量子计算具备的叠加性、并行性和整体性解决了电子计算目前面临的技术瓶颈。量子计算机具备的“量子优越性”是指它具备真正的并行性和整体性，拥有巨大的存储数据能力，并且能够使某些量子算法拥有超强加速能力。¹ 一旦量子计算机强大到可以完成经典计算机无法执行的计算时，量子计算机的核心优势就完全展现成为“量子霸权”。

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