隨著社會生產力的發展，人們對高效能計算提出了更高的要求，面對摩爾定律的逐漸失效，科學家和工程師們都在全力研發新的計算技術，以推動算力的發展。 量子計算以量子位元為基本計算單元，利用量子疊加原理實現平行計算，可以為一些計算難度問題提供指數級加速，是未來算力跨越式發展的重要方向。
目前，量子計算正處於發展初期，超導、離子阱、中性原子、光量子、半導體等多種硬體處理器平台正在並行發展，對競爭開放，技術路線尚未融合。 隨著量子計算硬體平台逐漸進入具有100位量子位元的嘈雜中級量子（NISQ處理器）時代，基於NISQ原型進行應用研究和探索已成為行業和行業使用者的共同目標。 近年來，量子計算應用主要集中在組合優化和量子模擬上。 探討了量子人工智慧和其他型別的問題。 量子組合優化利用量子演算法，在大量可能的解決方案中更高效、更準確地找到最佳解，可用於金融投資組合、金融衍生品定價、物流優化、旅行推銷員問題等問題。 量子模擬使用人工可控的量子系統來模擬另乙個量子系統的性質和演化，其應用涵蓋基礎物理研究、生命科學、製藥和化學工程等多個領域。 量子AI將量子計算與人工智慧相結合，在處理大資料模型時具有潛在的加速優勢，有望在機器學習、自然語言處理、大資料分析等問題中實現應用價值。
在量子計算機上執行量子應用程式需要特定量子演算法的幫助。 目前，實現量子演算法的主要途徑之一是數字量子計算，它類似於基於數字邏輯門的經典計算機，根據特定量子晶元處理器的底層架構構建一套通用的量子邏輯門操作（簡稱“量子門”）。 可以證明一組特定的量子門可以滿足圖靈完備性，並且可以完成一般的量子計算任務。 量子計算機執行量子演算法後，會返回量子態。 為了獲得特定的量子態資訊，我們還需要進行量子測量操作。 根據量子力學的基本原理，被測的量子態會坍縮，一次測量就會產生一定的態輸出。 通過反覆準備相同的量子態並進行多次測量，可以計算不同狀態的概率，獲得更具體的量子態資訊。 量子計算機的輸出通常是不同量子態的概率。 常見的量子門和量子測量門圖示如圖 1 所示。 基於量子門和量子測量門的集合，按特定順序排列，可以構造量子電路來實現一些常見的通用量子演算法，如多伊奇演算法、肖爾演算法和格羅弗演算法。
*：量子資訊網路產業聯盟。
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