量子计算使用量子力学来进行一些计算，比传统计算机快得多。
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量子计算机使用量子力学的特性来执行计算。量子计算机在某些类型的计算上比经典计算机（指当今广泛使用的任何计算设备，如智能手机、服务器和台式计算机）要快得多。最重要的是，量子计算可能能够解决一些经典计算根本无法有效解决的极其困难的数学问题，这将使当前的加密方法面临风险并暴露敏感数据。
想象一下，通过逐页翻页直到到达所需位置来找到书中的章节。现在想象一下，改为先查阅目录，然后几乎立即就可以找到正确的章节。量子计算更像是使用目录的体验：它快速且同时检查计算的所有可能解决方案，而不是尝试不同的解决方案直到得出正确的解决方案。
从技术上讲，只要有足够的时间，经典计算机可以进行量子计算机能够进行的任何计算。但是经典计算机可能需要几个世纪或几千年才能解决量子计算机理论上可以在几分钟内解决的问题。
在实践中，研究人员只产生了少数几个量子计算机比经典计算机更快解决问题的案例。量子计算机很难建造，而且一旦建成就不稳定。但如果构建量子计算机的挑战得到解决，量子计算可能会永久地改变技术。
经典计算机以一系列的比特存储信息。比特是最小的信息单位；它的值是 0 或 1。
量子计算机以量子比特（而不是比特）存储信息。量子比特的值可以是 0、1 或两种状态的混合（这种混合的技术术语是“叠加”）。事实上，量子比特的值是不确定的——不像经典比特，它始终是 0 或 1。一个量子比特的值在有人观察到它之前是不确定的。
因此，量子计算机可以同时保存多个状态或版本的信息。这使得它能够以比普通计算机快得多的速度处理计算解决方案，就像一个团队同时执行多个任务将比一个人单独完成所有任务更快地完成一个项目一样。
将一段信息想象成一个地球。一个比特可以位于地球的北极或南极。一个量子比特可以位于地球表面的任何地方，极大地增加了它可以包含的信息可能性。
当然，在机械层面上，比特和量子比特实际上并不是球状物。比特是计算机的一小部分，可能具有电荷 (1) 或不具有电荷 (0)。量子比特是原子内电子的不确定、不稳定的位置。
到目前为止，已经建造的量子计算机非常少。已经建成的那些产品体积小、不稳定，在实验室条件之外无法使用。
这是因为量子计算面临着几个主要挑战：
量子比特是脆弱的。噪音、振动、温度变化和电磁波都可能抑制或破坏量子比特的内部状态。为了正常运行，量子计算机需要处于高度受控的环境中，没有这些和其他类型的干扰。这种环境很难在实验室之外构建和维护。
环境因素也会影响经典计算机——例如，高温或强磁力会减慢或破坏计算机。但是对于量子计算机来说，这个问题要严重得多，以至于不确定它们是否可以在现实世界条件下运行。
（最终有可能会找到方法来抵消干扰，就像台式电脑的风扇帮助它抵消高温一样。）
一般来说，量子计算机不如经典计算机稳定。这使它们更容易出错。所有计算机都会出错，因此经典计算机具有内置内存和专用于纠错的处理器。但与处理能力相对应，量子计算机必须比经典计算机投入更多的资源用于纠错。
为了保持量子比特稳定，量子计算机必须保持极冷——仅比绝对零度高几度。同样，这使得它们很难在高度受控的实验室环境之外运作。
由于这些挑战和其他一些挑战，很少有量子计算机是由大量量子比特构成。（2021 年宣布了一台 256 量子比特的量子计算机，一家公司希望在 2023 年能建造出一台 1000 量子比特的量子计算机。）
很难确定量子计算可能产生的所有影响，因为目前还不清楚大规模量子计算机是否可行，更不用说大规模生产这种计算机是否可能了。这与经典计算形成鲜明对比——在大多数社会中，微型计算机几乎用于生活的方方面面，许多人的口袋里都携带着相当于超级计算机的东西（如智能手机）。
强大、稳定的量子计算机可能会对社会产生重大的积极影响。但同样清楚的是，此类计算机将以新的方式将隐私和安全置于危险之中。
量子计算机有许多可能的应用。借助更强大的计算机，金融业或许能够帮助更准确地分析和预测股市。气候学家或许能够更准确地分析和预测天气模式。如果量子计算机能够更好地预测交通模式，交通系统可能会变得更加高效。
所有这些结果仍然是理论上的。而且，即使能够建造大规模、高度稳定的量子计算机，它们的处理结果仍然只能与输入的数据一样准确。即便如此，量子计算仍可能对这些或类似领域产生重大的积极影响。
如今，敏感信息通常通过使用加密来保护。加密是使用密钥对消息进行编码的过程，这样，除了拥有密钥的人之外，没有人可以读取消息。加密可保护用户在网站上输入的个人数据（通过 TLS）、存储在硬盘和服务器中的企业数据、机密的政府数据和其他敏感信息。
许多类型的加密依赖于复杂的数学问题（如素数分解）来保护数据。这些问题的难度确保了加密不能在可行的时间内被破解。尽管存在破解加密的知名算法，但始终可以使用更大的加密密钥，这需要（传统计算机）以成倍增加的时间来找到密钥并破解加密。
然而，量子计算机理论上可以解答当前部署的加密方法中使用的难题。在这种情况下，增加密钥大小不会以指数方式增加问题的难度。因此，破解加密所需的时间可能会大大减少。这样，量子计算机将能够破解大多数当前的加密方法，将任何加密数据置于暴露的风险之中。
Cloudflare 积极参与开发新的抗量子加密方法，以保护现在和未来的敏感信息。这是 Cloudflare 帮助开发更好的互联网协议、加密标准和隐私保护的更大承诺的一部分。
Cloudflare 将继续在这一领域作出贡献。要了解更多信息，请参阅关于量子计算和加密的最新博客文章。