1.2.3　量子物理

顾名思义，量子计算基于量子物理，量子物理研究最小粒子及其行为和相互作用。事实证明，一些粒子具有有趣的特征。例如，电子具有自旋的属性，它有两个取值：上或下。有趣的是，在给定时刻，电子的自旋可以处于这两个值的叠加态。这是一个难以理解的物理现象，在第4章讨论的一定的限制下，可以用更容易理解的数学公式将自旋表达为上值和下值的线性组合。

一些物理现象允许一个属性同时处于一种以上的状态，电子的自旋就是其中一例。在量子计算中，量子位就是通过这种物理现象实现的，因而量子位的行为非常接近量子物理的现实情况。量子位的物理实现就是一个真实世界的概念。因此人们常认为量子计算更贴近自然的运作方式。

量子计算的目标之一是利用小尺度微粒发生的物理现象。因此，量子计算更加“自然”，虽然乍一看比经典计算复杂得多，但事实上可以说它反而简单得多，因为它需要的人工干预更少。

理解量子现象和操纵量子现象是两码事，证明量子现象的存在耗费了大量的时间和资源。为了实现在量子位上进行计算表征，我们必须能够操纵其基本单元。这尽管已在大型科研中心实现，但在一般的计算环境下仍然很难做到。