量子力学是上世纪最伟大的科学发现之一，其从根本上改变了人类对经典物质结构及其相互作用的理解。量子调控技术的进步有望推动第二次量子革命，从而对未来社会产生本质的影响。

    量子计算旨在利用量子力学特性来获得比经典计算在性能上潜在的提升，并已经在一些计算问题上展示出了超越经典计算的能力。首先，不同于经典计算中的比特只能够处在0或1之中一个确定的状态，微观粒子可以同时处于0和1——即0与1叠加的状态。例如思想实验中，在黑箱中的薛定谔猫处于生与死的叠加状态，即同时是活的猫也是死的猫。但是一旦打开黑箱，这一叠加的状态会塌缩为一个经典的状态，猫只能是生或死中确定的一种，即“观测即改变”。

    此外，不同于经典世界中两个比特之间的概率相关性，微观世界中相距遥远的两个微观粒子可以处于纠缠的状态，观测其中一个可以瞬时影响另一个的状态，这一过程的一个形象的比喻就像一对双胞胎虽然分隔在两地却能与对方有“心灵感应”。量子叠加和量子纠缠已经被物理学家通过实验多次反复验证。

    小学生可以很容易地知道11×17=187，也能够计算出12347×34589的结果，对于再大一些的数相乘（例如两个有100位数字的整数），计算机仍然可以立即给出答案。但是如果给一个有200位数字的整数，想要把它分解成为两个100位整数的乘积，问题一下就困难了许多。这个问题被称为整数素因子分解问题，是目前广泛使用的RSA公钥密码（1977年由三位学者一起提出的，RSA是他们三人姓氏开头字母的缩写）的根基。

    目前，在经典计算机上最好的算法需要指数量级的时间：在最快的超级计算机上分解一个有512位数字的整数需要数周时间，而分解一个有1024位数字的整数需要的时间将是一个天文数字。因此，通常认为RSA公钥密码目前是安全的。

    1994年，贝尔实验室的彼得·肖尔（Peter Shor）提出了一个整数素因子分解的量子算法，可以在量子计算机上花费多项式量级时间内完成整数的素因子分解，例如分解1024位数字的整数在通用量子计算机上只需要几秒。这动摇了RSA公钥密码的理论根基，给密码安全带来了潜在的威胁。需要指出，这种威胁目前仍是理论层面的，要想破解1024位RSA公钥密码需要3000个以上的逻辑量子比特，而现阶段的超导量子硬件设备大约可以达到50—70个物理量子比特。

    （下转第2版）