量子计算原理大白话解释
一、量子计算原理大白话解释
1. 量子计算机使用量子比特（qubit）进行运算，这些量子比特能够同时表示0和1的状态，以及0和1之间的数值，这一特性被称为量子叠加。
2. 在量子力学中，一个物体如原子可以同时处于多种状态的总和。例如，一个原子在磁场中的旋转既可以是向上也可以是向下，而不是只能是其中之一。
3. 量子计算机通过处理量子叠加状态来进行计算。这涉及到对一系列量子比特进行操作，比如通过激光照射来翻转原子的旋转状态，并通过测量进入和离开的光束差异来完成计算。
4. 量子计算与经典计算的根本区别在于它们处理信息的方式。量子计算机操作的是集合级别的信息，而经典计算机操作的是元素级别的信息。
5. 量子计算机在处理函数时，可以直接得到整个定义域到值域的映射（B=f(A)），而经典计算机需要对每个输入值逐一计算才能得到输出值域B。
6. 量子计算机在得到输出值域B时，通常只能随机取出一个有效值y。尽管可以通过某种方法减少不希望出现的输出，但在获取所有有效值时仍需多次计算。
7. 2017年，中国科学院宣布成功制造了世界上首台超越早期经典计算机的光量子计算机。该计算机拥有10比特超导量子线路样品，并实现了多个超导量子比特的纯纠缠。
8. 同年，美国研究人员宣布完成了51个量子比特的量子计算机模拟器的开发，标志着量子计算技术的发展进入了一个新阶段。
9. 2018年，英特尔公司宣布开发出一款新的量子芯片，采用五十奈米的量子比特进行运算，并在极低温度下进行了测试，这表明量子计算机的硬件正在不断进步。
二、量子计算机具有天然的什么处理能力
量子计算机具有天然的大规模并行处理能力。
今天的计算机，通过操纵存在于两种状态之一的位来工作：0或1。量子计算机不限于两种状态；它们将信息编码为量子比特，它们可以叠加存在。量子点代表原子、离子、光子或电子以及它们各自的控制设备，它们一起工作以充当计算机的存储器和处理器。
因为量子计算机可以同时包含这些多个态，所以它有可能比当今最强大的超级计算机强大数万倍。（例如，一个500量子位的计算机，它每一步就可以实现多达2的500次方的运算）
举个简单的例子，拿我国的天河二号超级计算机来比较，一个需要天河二号运算100年的计算，换为量子计算机的话，理论上只需要0.02秒的时间。
量子比特的叠加使量子计算机具有固有的并行性。根据物理学家David Deutsch的说法，这种并行性允许量子计算机同时处理一百万次计算。一个50量子比特位计算机将等同于传统超级计算机的处理能力，该计算机可以以每秒数万亿次浮点运算运行。今天通用的家庭台式计算机以每秒数十亿次浮点运算的速度运行。
三、比特币价值将归零？谷歌计划2029年前量子计算商用化
（思进注： 1994年，数学家Peter Shor公布了一种量子算法，该算法可以打破最常见的非对称密码算法的安全性假设。这意味着拥有足够大量子计算机的任何人，都可以使用此算法通过公钥反算出私钥，从而伪造任何数字签名。这是否意味着比特币将会被量子计算机crack down…… 事实上，中心化的密钥体系PKI，确实会有这个风险，因为大多数应用是CA+10的6次方。海量反编译，是可以推算出中心密码本的！也就是说，伪造PKI数字签名是有可能的， 拭目以待吧……再转发下文，和大家分享……）
谷歌计划2029年前量子计算商用化，比特币价值将归零？
作者 | 新浪 财经
来源 | 华尔街见闻
量子计算何以对比特币构成威胁？
在解释这个问题前，需要先了解以下几个知识点。
经典计算机采用二进制，用0和1构建了底层代码的一切。量子计算机可以同时储存和表示0和1叠加态。比特币基于计算一种名为SHA-256的哈希函数（一种函数算法，把任意一个字符串输入SHA-256函数，都会输出一个256位的二进制数）的正确值。每一个比特币用户在注册的时候，系统都会生成一个随机数，再对这个随机数进行SHA256再进行hash160，产生一个叫做私钥的字符串。作为数字签名。私钥可以对一串字符进行加密。而公钥可以把私钥加密之后的数据进行和解密。加密和解密的钥匙不一样的这种加密方式，称之为非对称加密。通过公钥反算不出私钥。如果私钥遗失，那么拥有者的比特币就无法取出。
基于上述原因，由于SHA-256的正确值十分难计算，数量有限的比特币才会变得极为稀缺和珍贵。同时由于经典计算机无法通过公钥反算出私钥，私人拥有的比特币才无法被他人获得。
但在1994年，数学家Peter Shor公布了一种量子算法，该算法可以打破最常见的非对称密码算法的安全性假设。这意味着拥有足够大量子计算机的任何人，都可以使用此算法通过公钥反算出私钥，从而伪造任何数字签名。
故而，在量子计算面前，比特币的将变得轻而易举，通过公钥也能反算出私钥。这令比特币变得不再稀缺，也不再安全。
同时意味着比特币的共识将产生崩塌，比特币的价值也将趋零。
关于量子力学，广为人知的还有光的波粒二象性、观测者效应，和一个著名的思想试验——薛定谔的猫。
量子世界是如此不合常理，以至于它曾令说出“上帝不会掷骰子“爱因斯坦，都感到困惑不解。
无论如何，量子计算机的出现，对经典计算机形成了巨大挑战。而随着量子计算研究进程的递进，比特币的，或许在2029年前就将成为可能。
谷歌的量子计算进程如何？
早在2019年，谷歌发表在《自然》杂志上的论文称，其开发的54比特（其中53个量子比特可用）超导量子芯片“Sycamore”，对53比特、20深度的电路采样一百万次仅需200秒，最强的经典超级计算机Summit要得到类似的结果，则需要一万年。基于这一突破，谷歌宣称实现了“量子霸权“。
而近日在 Google I/O 大会上，领导谷歌 Quantum AI（量子 人工智能）团队的的科学家Hartmut Neven表示，谷歌计划在2029年前建造数十亿美元的量子计算机并将其正式商用。
谷歌的目标是建造有着100万个量子比特的计算机。不过，谷歌同时表示，首先需要减少量子比特产生的错误，然后才能考虑将1000个量子比特一起构建为一个逻辑量子比特。这将为“量子晶体管”打下基础，“量子晶体管”是未来量子计算机的基础。目前谷歌的量子计算机只有不到100个量子比特。但要知道，互联网诞生至今不过52年，第一台通用计算机诞生至今不过75年．
谷歌目前正在加利福尼亚州扩建一个新园区，用以专注于量子计算方面的研究工作，扩建工程将于2020年底正式完工。
在量子计算领域大举投资和押注的公司，除了谷歌，还有IBM、D-Wave Systems、霍尼韦尔（Honeywell）。
IBM Research总监Dario Gil曾表示，2023年将是量子计算大面积使用的转折点，届时将能通过软件实时查看和更新量子计算的状态，而不再是通过以往的硬件调整。
高德纳咨询公司 （Gartner）副总裁Chirag Dekate表示，过去五年中，量子计算的创新速度超过了此前的30年，他还预计到2025年，将有近40%的大公司制定量子计算计划。
关于对抗量子计算，目前已出现量子密码学的相关研究。一个名为The Open Quantum Safe （OQS）的开源项目已于2016年启动，目标为开发抗量子的密码形式。
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