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在这个温度接近于绝对零度的冰箱内 ， 这里面放置了一台量子计算机 ， 这种新型技术体现了未来的科技 ， 这种驱动量子计算方式将彻底改变我们的生活 ， 但是量子计算机并不是下一代的超级计算机 ， 在开始讨论它们的潜在应用之前 ， 我们需要了解驱动量子计算机理论的基本物理学 ， 因此需要潜入另一个维度 。
在20世纪80年代 ， 物理学家理查德-费曼渴望有一个进入量子宇宙的窗口 ， 但量子系统在本质上是模糊的 ， 科学家掌握的量子信息少之又少 ， 因为费曼无法直接观察量子事件 ， 他想设计一个模拟系统 ， 当费曼把粒子添加到他所建立的量子系统模型中时 ， 很快就发现他的计算机无法完成这一任务 ， 因此计算机硬件成本开始上升 ， 而计算机的规模无法快速扩大 ， 无法在量子系统模型中运行和计算 ， 然后费曼在量子计算机上下足了功夫 ， 他设计了一个由量子元素组成的工具 ， 这种工具将按照量子物理学的规律运行 ， 使其成为探究量子之谜的完美程序 ， 在这基础上 ， 费曼已经开始在量子物理学和计算机科学之间建立起一座桥梁 ， 以了解量子计算的工作原理 。
首先必须了解什么是量子 ， 这一点至关重要 ， 这意味着我们需要谈谈量子物理的核心是什么 ， 一个叫做振幅的概念是量子力学在其概率规则的改变 ， 而这也是量子计算的速度来自于这些不同的概率规则的地方 ， 例如 ， 如果你想知道一个事件的经典概率 ， 比如说一枚硬币在20次中有10次正好落在反面 ， 你就把这个事件可能发生的所有不同方式的概率加起来 ， 这只是常识 ， 并不影响量子的普遍性 ， 在你测量一个亚原子粒子之前 ， 你可以把它看作是一个存在于一种黑箱中的概率波 ， 一个有许多不同机会的量子系统 ， 在许多不同的地方 ， 振幅与概率密切相关 ， 这里有一个关键的区别是 ， 虽然概率总是一个从0到1的数字 ， 但振幅是一个复杂的数字 ， 这意味着它们会顺从不同的规则 ， 如果想知道某事发生的总振幅 ， 那么必须把它可能发生的所有不同方式的振幅加起来 。
但是 ， 当这些振幅加起来时 ， 这里可能会有新的事物发生 ， 那就是一个粒子可能到达某个地方 ， 一种方式是正振幅 ， 另一种方式是负振幅 ， 如果发生这种情况 ， 那么这两个振幅可以相互抵消 ， 这样总振幅就会为零 ， 这就意味着那件事根本就不会发生 ， 这就是量子力学关于世界的核心内容 ， 描述一个物理系统的方式是通过一个振幅的列表 ， 而一个物理系统随时间变化的方式是通过这些振幅的线性变换 ， 量子计算机有是如何使用振幅来存储和操纵信息 ， 例如这是一个立方体 ， 量子计算机的基本计算单位 ， 立方体就像经典计算机中的比特 ， 但有一个关键的区别 ， 它以二进制数字串的形式存储信息 ， 这些数字只能是零或一 ， 但是立方体是由亚原子粒子构成的 ， 所以它们根据亚原子逻辑运作 ， 立方体可以是01 ， 或者我们称之为零和一的线性组合 ， 这种振幅的流体组合是量子计算的核心 ， 在测量一个丘比特之前 ， 它存在于一种特殊的状态 ， 我们也可以把它看作是一个量子版的概率分布 ， 或者说每个丘比特都有一些振幅是零 ， 一些振幅是一 。
这里就是为什么需要大量的比特 ， 来描述甚至是极少数的微粒的量子状态的原因 ， 当两个或更多的立方体处于这种接近的叠加状态时 ， 这意味着 ， 当我们测量它们时 ， 它们的最终结果在数学上是一致的 ， 这就是我们所说的量子计算 ， 在量子系统各部分之间的特征性关联所使用的词 ， 量子关联不同于是在现实生活中事物的关联 ， 可以把它想象成是一本书 ， 当一次看几页时 ， 这里会看不到任何信息 ， 因为信息不是在单个书页中编码的 ， 而是在它们之间的关联中 ， 为了阅读这本书 ， 必须同时集体观察这些书页 。
事实证明 ， 这些普通的比特来描述非常高度的纠缠状态 ， 如果有一台十立方米的计算机 ， 它可以并行存储两个10次方的数值 ， 用经典计算机来运行这种纠缠的配置 ， 这些经典比特比已知宇宙中的原子还多 ， 这正是费曼说经典计算机不能用于模拟量子力学的意思 ， 对于量子计算机来说 ， 需要通过测量立方体的信息来获得输出 ， 问题是 ， 当一个量子系统被测量时 ， 会坍缩成一个经典状态 ， 像是带走了关于该立方体是零还是一的信息 ， 例如 ， 如果该信息被记录在一些辐射中 ， 它就会从量子计算机中逸出 ， 从量子系统中提取一个答案 ， 而不仅仅是概率的随机结果 ， 就像抛硬币一样 ， 如果人们在这个过程中进行干扰 ， 当在量子池里的使用两个波互相撞击 ， 一个波在表面以上 ， 另一个波在表面以下 ， 互相撞击 ， 它们互相抵消 ， 一种方式的振幅为二分之一 ， 另一种方式的振幅为负二分之一 ， 那么它发生的总振幅将是零 ， 当这一步成功时 ， 可以看到以前从未发生的事情现在可以发生 ， 这是一个量子技术 ， 科学家们可以通过创造一个确定性的立方门序列来进行控制 ， 这些立体门造成振幅加起来的构造 ， 这意味着它们在数学上 ， 保证能提高看到其中一个正确答案的概率 。
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