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量子计算机是通过叠加和纠缠的量子现象来实现计算力的增长。量子叠加使量子比特能够同时具有0和1的数值，可进行“同步计算”；量子纠缠使分处两地的两个量子比特能共享量子态，创造出超叠加效应：每增加一个量子比特，运算性能就翻一倍。理论上，拥有60个量子比特的量子计算机可瞬间实现百亿亿次计算（E级计算）。
量子计算的巨大潜在价值，使得它成为最火热的研究项目之一。发达国家都在整合各方面研究力量和资源开展协同攻关，谷歌、微软、IBM、英特尔等科技公司也已经开始量子计算的研究。2017年5月，IBM发布16个量子比特的系统，半年之后即发布新型的20位量子比特的量子计算机，并宣称己成功开发出一台50位量子比特的原型机。谷歌量子硬件负责人约翰马丁尼斯则在2017年10月透露谷歌己拥有22个量子比特的芯片，并且计划在2018年发布49个量子比特的芯片。中国也在2017年5月初发布了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机，成功实现了10个超导量子比特纠缠，2017年年底实现了操纵20个量子比特。
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