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量子计算机有望执行被认为对普通计算机来说不可能完成的计算。其中一些计算具有重大的现实意义。例如，如果有一台计算机能够在合理的时间内将一个大数分解成其组成因子，那么某些广泛使用的加密方法可能会被破解。几乎所有用于高度敏感数据的加密方法都容易受到一种或另一种量子算法的攻击。
量子计算机的额外能力来自于它对以量子比特或量子位表示的信息进行运算，而不是比特。一个普通的经典比特可以是0或1，标准的微芯片架构严格执行这种二分法。相比之下，量子比特可以处于所谓的叠加态，这意味着0和1的比例共存。可以将可能的量子比特状态视为球体上的点。北极是经典的1，南极是0，而两者之间的所有点都是0和1的所有可能的叠加[参见迈克尔·A·尼尔森的《复杂量子世界的规则》；大众科学，2002年11月]。量子比特在整个球体上自由漫游的能力有助于赋予量子计算机其独特的能力。