量子化学学的重要应用
在20世纪早期，科学家们开始研究原子，不过越研究科学家们的疑惑就越多，很显著，量子化学学是违反逻辑科学的，原子没有遵守数学学的传统规则。似乎很奇怪，并且任何理论都其应用价值量子物理现实应用，量子化学学也不例外，这么量子化学学应当怎样被我们所用呢？接出来我们要提到的就是量子化学学目前最重要的一个应用——量子计算机。
虽然量子计算机就是借助了量子化学学的优势，也就是说量子计算机是一个以量子理论为基础发展估算技术的领域，它的本质就是原子和亚原子水平上能量和物质的特点，科学家们须要控制而且借助其本质制造和使用量子计算机。这么，量子计算机究竟是哪些，和普通计算机有哪些不同，虽然，它们不仅目的相同之外，其他都不同。
量子计算机的结构
我们现今使用的传统计算机只能将信息编码为1或0，这限制了计算机的能力。而在另一方面，量子估算则是使用量子比特进行估算。叠加和纠缠是量子化学学中十分重要的两个特点，量子计算机就是借助了亚原子的这些奇特的表现来进行估算。这促使量子计算机的估算能力获得了指数级的飞越，另外量子计算机消耗的电能极少，由于量子计算机可以使用量子隧洞技术运行。
更有趣的，我们晓得传统计算机具有标准化的程序语言，比如Java，SQL和，然而量子计算机不能用类似程序代码，想要让量子计算机工作须要开发新的固定算法。另外从结构来说，量子计算机比常规计算机的体系结构简单好多，也就是说量子计算机没有显存或主板。量子计算机核心的部份，相当于普通笔记本CPU的结构称作超导芯片，它由一组可以运行的量子比特组成。
科学家们在建造好量子计算机以后才能安
量子计算机领域的科学家们经常用硬币的两面来告诉你们量子计算机工作的原理，如今我们可以想像一枚硬币，假若这枚硬币代表的是传统计算机，这么硬币只有正面或背面，也就是0或1。并且对于量子计算机来说，它将是一枚正在旋转的硬币，它还没倒下所以我们难以确定它是正面或者是背面。在量子计算机中，不会只有一枚旋转的硬币，会有两个硬币同时旋转，其中二者无论彼此相距多远，都处于相同状态。一枚硬币显得固定，另一枚硬币也会确定，这是量子计算机的原理之一，也就是中间态（薛定谔的猫）和量子比特的叠加态（一枚成两枚）。
不过真正的量子比特可以同时拥有许多状态，所以我们可以这样理解，量子计算机的估算能力随着量子比特的降低而呈指数级下降。并且这在实际操作中没有这么容易，只有在所有条件都满足的情况下，运算结果才有效，另外量子比特之间必须能进行量子纠缠才行。虽然是最小的故障也会造成估算能力的崩溃，因而，开发人员面临的挑战除了是在芯片上布置越来越多的量子比特，并且还要保持精度，一些公司因此还开发了量子计算机纠错程序。
量子计算机
刚才我们大约了解了一下原子（当然就是硬币，量子计算机中的量子比特）在量子化学学中的奇怪表现，这是量子计算机原理之一。听到这儿可能还是有同学不明白，量子计算机如何工作呢？在买笔记本的时侯，我们会问，显存多大，哪些主板，多大硬碟，是不是4K屏幕……那量子计算机有哪些结构呢？有哪些硬件呢？相信你们看过好多量子计算机的相片，乍一看，量子计算机如同一个由铝管和电缆线组成的巨型射灯，为何是这个样子呢？虽然这个结构可以帮助科学家们进行更有效率的测试，防止一些毋须要的干扰。
在讲解量子计算机的几个核心硬件（就好比笔记本的芯片，显存，主板）之前，我们先来瞧瞧“吊灯”里面最核心的部份量子物理现实应用，也就是超导芯片，量子比特就在里面，量子比特的排列犹如棋盘一样，例如微软的量子计算机有54个量子比特。芯片上的量子比特是由铌制成的离子冷阱来限制的，由于量子比特的电荷如同旋转的硬币，在工作的时侯会来回振荡，很难控制。换句话说，它们没有固定的状态，而在核心外边有一个小的可调耦合器。
量子计算机超导芯片及其部份核心结构
超导芯片是须要在磁场中工作的，另外超导芯片中的原子须要在极其严寒的环境下工作，气温接近绝对零度，例如说IBM量子计算机的超导芯片只能在0.015开尔文的气温下工作。离子冷阱限制，极低气温还有液氦，只有这三个条件同时具备才可以让原子老老实实工作。另外，使用普通的氦是不行的，科学家们使用的是氦-3和氦-4混和物来获得极低的气温。这么都设置好以后，其实要瞧瞧运行疗效怎样样，科学家们通常是用复杂的随机抽样任务来测试原子是否工作，瞧瞧量子计算机是否早已开始运行。
量子计算机和普通计算机有一个相同点，那就是她们都是机器，只不过原理不同，硬件不同，量子计算机不仅超导芯片也有其他硬件。刚刚我们看了看整个量子计算机最核心的部份，接出来我们一上去瞧瞧量子计算机还有哪些其他硬件。首先是量子数据平面系统，超导芯片是这个结构的一个部份，量子数据平面系统包括超导芯片以及其他核心结构，这儿有好多电缆和负责控制讯号的路由
上图是量子计算机的标准构架（量子计算机也可以扩充）。量子计算机与普通计算机之间存在一个插口，也可以理解为一个对接模拟系统，通过该插口，可以将普通计算机的输入数据反馈至量子计算机，反之亦然。该插口还可以帮助我们创建量子电路所需的量子寄存器。量子电路由量子寄存器构造而成，它是一种由量子比特构成的电路，显然未来会有更多方式的量子电路，比如量子堆栈机，量子储存器等。
除此之外，量子计算机还拥有控制和检测平面系统，这一部份硬件将负责按要求对量子比特进行操作和检测，乌鲁木齐顿量模拟备份系统就是这个结构上面的硬件。接出来是控制处理器平面系统，这儿是科学家们在测试和运行量子计算机时接触最多的地方，由于这儿须要确定量子比特算法所需的操作和检测次序。以后还有一个主机运行平面系统，这显然是一个模拟系统，可以控制量子寄存器，也就是控制量子电路。量子计算机即使和普通计算机不一样，而且它也须要运行常规的操作系统或则用户界面，这个系统也是为了推动交互方法的进步。
如今，人类科学正处于黄金发展阶段，太空探求的盛行，人工智能的出现，还有各类超级计算机的涌现，人类对于估算的要求是越来越高了。我们须要更智慧愈加有效率的人工智能或则某种机器来帮助人类估算一些很复杂的问题，量子计算机就是其中一个。世界各国都注意到了量子计算机未来的前景，一旦实现稳定的量子估算，无论是科学还是量子计算机市场都能突飞猛进实现指数级进步。量子计算机将为全人类带来更多经济效益甚至实现文明飞越，这么，回到应用领域，量子计算机现今发展的怎样呢？
量子计算机的现实应用
IBM开发了一个名为QOne的离子冷阱，并将其推向了市场。One是一种3米乘3米，具有20量子比特的玻璃六面体，如今早已有一些研究人员收到了这个相当于集成模块化的硬件结构。另外，的量子计算机在200秒内完成了一次复杂的估算，假若让超级计算机来估算的话须要大概10000年时间，微软甚至提出了“量子至上”的概念。
你们还记得1997年IBM的计算机DeepBlue打败了国际围棋亚军Garry吗？DeepBlue之所以还能获得优势，是由于它每秒可以思索2亿个可能的动作，而量子计算机每秒可以估算出1万亿个可能步骤。换句话说，一切在绝对估算实力之下的布局都是徒劳，Garry的下一步甚至好多步会走那里，都在估算之中。
微软表示将在未来5年内要生产一款商业可行的量子计算机，她们还制订了自己的超导芯片量子比特规则，5到20个量子比特就可称为量子计算机，而目前来说拥有一台50量子比特的机器将是人类量子计算机的最高水平。该规则发布后不久，IBM则表示将在一年内为其他企业提供商用量子机器。
量子计算机如今还不能成为现实，但很显著，研究还将继续。量子计算机在金融、军事、智能、药物设计与发觉、太空探求领域、实用核聚变、聚合物设计、人工智能和大数据搜索以及数字制造等领域有着巨大的贡献。预计到2030年，量子计算机的市场规模将超过500亿欧元。
目前，量子计算机还不是现实，这是由于一些问题还没有解决，例如怎么让量子计算机稳定运行，量子计算机可以稳定运行数小时、数天甚至数年吗？这个问题仍未得到解答。再者，量子计算机使用与精典计算机完全不同的编程逻辑。量子计算机软件系统必须经过专门设计，以借助机器所能提供的量子效应。
无论量子计算机何时能实现商用，人类都将不断探求。虽然通过全文我们可以看见，量子计算机的原理基于量子化学学的进步，量子计算机软件系统层面的突破和各类限制量子比特材料科学领域的进步。量子计算机从来不是单一的科学，它须要各领域科学家们的共同努力，这如同可控甚至商业核聚变一样，结果距离我们很远，而且我们仍然要不断前进。