量子计算机就是用量子比特代替原来的普通比特。从物理角度来看，量子计算机不是基于普通的晶体管，而是利用自旋方向可控的粒子(如质子核磁共振)或偏振方向可控的光子(多用于学校实验)作为载体。当然，理论上任何多能级系统都可以作为量子比特的载体。

量子计算机原理

普通的数字计算机运行在0和1的二进制上，也就是所谓的“比特”。但是量子计算机要强大得多。他们可以对量子位进行操作，计算0到1之间的值。想象一下，一个原子放在磁场中，它像陀螺一样旋转，所以它的旋转轴可以指向上，也可以指向下。

常识告诉我们，原子的旋转可能向上或向下，但不可能同时向上和向下。但是在量子的奇怪世界中，一个原子被描述为两种状态的总和，一个向上旋转的原子和一个向下旋转的原子。在量子的奇妙世界里，每一个物体都是由所有不可思议状态的总和来描述的。

想象一串原子排列在磁场中，以同样的方式旋转。如果一束激光束照射在这串原子上，激光束就会从这组原子上跳开，迅速转动一些原子的旋转轴。通过测量入射和出射激光束之间的差异，我们完成了一项复杂的量子“计算”，涉及许多自旋的快速运动。

从数学抽象的角度来看，量子计算机是基于集合进行计算的，而普通计算机是基于元素进行计算的(如果集合中只有一个元素，那么量子计算与经典计算没有区别)。

量子计算机与经典计算机的区别

量子计算机不同于经典计算机。它们的输入态和输出态一般是叠加态，通常互不正交。量子计算机的变换是所有可能的酉变换。所以可以看出，量子计算极大地拓展了经典计算，是一种特殊的量子计算。

量子计算的特征

量子计算最本质的特征是量子叠加和相干。量子计算机对每个叠加分量的变换相当于一个经典计算。所有经典计算同时完成并按一定概率幅度叠加，给出量子计算的输出结果。这种计算叫做量子并行计算。量子并行计算大大提高了量子计算机的效率。