去年，谷歌首次在实验中证明了量子计算机对于传统架构计算机的优越性。也引起了大众对量子计算机的关注。但是量子计算机是否真的可以替代传统计算机吗？这要从量子计算机的原理说起。
传统计算机的二进制数据表示是确定的。比如：三极管在数字电路里就只有两种状态——是否导通。但是量子计算机却不是可以确定在哪种状态。量子可以有两种状态：上旋和下旋。但是在未被观察之前，量子可以同时处于两种状态。
biliibili视频：量子计算机是如何工作的
所以两种位（Qubit）表示为 α|0> + β|1>，其中α和β表示的是振幅（amplitude）。其中，|0>和|1>可以用向量表示：
|0>和|1>的向量表示
量子计算的具体物理原理请移步：《量子计算机是如何工作的》
这时我们知道了一位量子位需要两个振幅来表示未被观测前的状态。由此推导2位量子位表示为 C0|00> + C1|01> + C2|10> + C3|11>，n位量子位需要2的n次方个振幅来表示。
而对量子位进行门操作（类比于传统计算机中数字电路的门操作），是通过改变这两个振幅来实现的。下面就是量子计算机的门操作列表（ 不全面）：
门操作列表
右边的矩阵是对量子位运算的基本单位。以非门（Pauli-X）举例：非门是对单个量子位进行操作的，具体是将α和β交换，变为β|0>+α|1>。
现在量子计算机还不成熟，大多数关于量子计算机的算法是通过传统计算机模拟出来的。QuEST就是一个支持多线程，分布式运算和GPU加速的量子计算模拟库。在《Quest and High performance simulation of Quantum Computers》论文中写了QuEST的优势与不足。有兴趣的可以看看。
了解单个门运算是如何进行的。那么多个门运算是怎样的呢？
两个门运算的并行运算：
规则
例子
两个门的串行运算：
规则
例子
现在大概了解了量子计算原理，但是如果要使用量子计算帮助你完成某个算法的话，你需要设计出计算完之后，量子位状态时确定的，比如为|0>或者|1>（即α为0或β为0）才可以测量，也才有意义。
所以根据《量子计算机是如何工作的》中教授的说法，量子计算机只是在某些需要并行的算法上会比传统计算机更快，比如在破解密码上。但是如果你只是需要上网、写文章等，传统计算机更有优势。所以量子计算机不会在未来成为传统计算机的替代品，而是作为一种计算辅助。
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