量子计算的理论基础是量子力学，因此理解量子计算之前有必要了解量子力学。 **什么是量子？** 物理学家费曼曾经说过：“万物是原子组成的，原子都具有波粒二象性” ，量子从这句话引申出来，那就是：量子就是波粒二象性。二象性说的是一个东西同时拥有两种性质，所有的粒子，除了具有点粒子的性质之外，还同时具有波的性质，这就叫做波粒二象性。有一个方程同时具有这两个视角，它就是薛定谔方程。 **什么是量子叠加态？** 从波的角度来看，一束波可以同时处于好几个状态，比如在听音乐的时候，我们可以同时听出好几种不同的乐器声，这种状态叫叠加态。宏观世界不存在这种状态，在微观世界，在被观测之前，可以没有一个固定的状态，是几种状态的叠加态，也就是：“既.....，又......”。粒子，既在这里，也在那里。 **什么是量子纠缠？** 量子纠缠最早由爱因斯坦提出，称之为：“鬼魅般的超距作用”。对一个粒子进行测量，另一个粒子无论在哪里，都会瞬间响应，中间不需要任何时间。纠缠的物理状态，可以相同也可以相反，而且2个粒子可以纠缠，3个也行，N个粒子都可以。 有了上面的基础，我们回过头来看看量子计算。量子计算之所以威力巨大，来源于量子叠加和并行演化以及量子纠缠。 **量子比特和并行演化** 相对于量子力学中的粒子，我们把量子计算中的粒子成为量子比特。量子比特的状态在同一时刻，既可以是1也可以是0。注意，这里有一个关键词：同一时刻。在经典计算中，比特只能是0和1中的一种，而不能同时是0和1。同时是0和1有什么好处呢？给定N个量子比特，可以同时表示2的N次方状态，而经典计算同时只能表示2的N次方种状态中的一种，这是一个质的区别。举个例子，在同一个时刻，8位的经典比特，只能同时表示00000000~11111111中的一种，而量子比特可以**同时**表示00000000~11111111，存储容量随着量子比特的增多指数级的增长！ 在这个基础上，如果我们能够设计算法，把2的N次方种状态同时进行演化，那算力的提升相对于经典计算机就是质的飞跃了。举个例子，我们计算1+2+3+4+5+6+7+8+9+10，经典计算有两种方式，一是串行计算，先计算1+2得到3，然后3+3得到6，然后6+4得到10，然后继续跟后面的数相加得到结果，二是并行计算，第一轮同时计算1+2,3+4,5+6,7+8,9+10，第二轮对上一轮的结果两两同时计算，第三轮类似。串行计算的算法复杂度是O(n)，并行计算的算法复杂度是O(logn)，有没有O(1)的算法呢？有，那就是量子计算，在8个量子比特的环境中，一共有256（2的8次方）种状态，把其中10种状态编码为1\~10，其他为0，可以设计一种算法，把这十种状态经过这个算法之后演变为结果（即55）。 由于算法复杂度是O(1)，因此不管规模（n）多大，复杂度都是常数，这是了不起的进步！ **数据同步** 熟悉数据库的同学都知道了，在HA场景下，会有主备两个数据库，主库需要把增量数据通过发送WAL日志或者其他方式同步给备库。在量子计算下，我们可以设置主机和备机的量子为纠缠状态，主机变化的时候备机自动变化，而这中间无需传输任何的数据，时间却可以是实时同步！ 上面两个特性够激动人心了吧？不过等到真正商用还需要很长的时间，目前的量子计算仍然只是专用计算而做不到通用计算，而且硬件上面仍存在非常多的困难需要克服，让我们拭目而待吧。