超级计算机可能擅长处理艰巨的任务，例如对大型蛋白质序列数据库
进行分类。但是很难看到数据中决定这些蛋白质行为的微妙模式。
蛋白质是一长串氨基酸，当它们折叠成复杂的形状时，就会成为有用的生物机器。弄清楚蛋白质如何折叠是一个对生物学和医学具有重要意义的问题。
一台经典的超级计算机可能会尝试用蛮力折叠蛋白质，利用它的许多处理器在得出答案之前检查弯曲化学链的所有可能方式。但随着蛋白质序列变得越来越长、越来越复杂，超级计算机就会停止运行。一条由 100 个氨基酸组成的链理论上可以以数万亿种方式中的任何一种折叠。没有计算机具有处理单个折叠的所有可能组合的工作内存。
量子算法采用了一种新方法来解决这些复杂的问题——创建多维空间，在其中连接单个数据点的模式出现。在蛋白质折叠问题的情况下，这种模式可能是需要最少能量来产生的折叠组合。折叠的组合是问题的解决方案。
经典计算机无法创建这些计算空间，因此它们无法找到这些模式。在蛋白质的情况下，已经有早期的量子算法可以以全新的、更有效的方式找到折叠模式，而无需传统计算机的费力检查程序。随着量子硬件规模的扩大和这些算法的进步，它们可以解决对任何超级计算机来说都过于复杂的蛋白质折叠问题。
复杂性如何阻碍超级计算机
蛋白质是一长串氨基酸，当它们折叠成复杂的形状时，就会成为有用的生物机器。弄清楚蛋白质如何折叠是一个对生物学和医学具有重要意义的问题。一台经典的超级计算机可能会尝试用蛮力折叠蛋白质，利用它的许多处理器在得出答案之前检查弯曲化学链的所有可能方式。但随着蛋白质序列变得越来越长、越来越复杂，超级计算机就会停止运行。一条由 100 个氨基酸组成的链理论上可以以数万亿种方式中的任何一种折叠。没有计算机具有处理单个折叠的所有可能组合的工作内存。
量子计算机是为复杂性而构建的
量子算法采用了一种新方法来解决这些复杂的问题——创建多维空间，在其中连接单个数据点的模式出现。经典计算机无法创建这些计算空间，因此它们无法找到这些模式。在蛋白质的情况下，已经有早期的量子算法可以以全新的、更有效的方式找到折叠模式，而无需传统计算机的费力检查程序。随着量子硬件规模的扩大和这些算法的进步，它们可以解决对任何超级计算机来说都过于复杂的蛋白质折叠问题。
量子计算机是如何工作的？
量子计算机是优雅的机器，比超级计算机更小，需要的能量更少。IBM Quantum 处理器是一块晶片，并不比笔记本电脑中的晶片大多少。量子硬件系统大约有汽车那么大，主要由冷却系统组成，以将超导处理器保持在超低温的工作温度。
经典处理器使用 bit 来执行其操作。量子计算机使用q-bit来运行多维量子算法。
Superfluids
台式计算机可能会使用风扇来冷却到足以工作的程度。量子处理器需要非常冷——大约比绝对零度高百分之一度。为了实现这一目标，我们使用超冷超流体来制造超导体。
超导体
在那些超低温下，我们处理器中的某些材料表现出另一种重要的量子力学效应：电子可以毫无阻力地穿过它们。这使它们成为“超导体”。当电子通过超导体时，它们会配对，形成“库珀对”。这些对可以通过称为量子隧道效应的过程携带电荷穿过势垒或绝缘体。放置在绝缘体两侧的两个超导体形成约瑟夫森结。
控制
量子计算机使用约瑟夫森结作为超导量子位。通过向这些量子位发射微波光子，我们可以控制它们的行为并让它们保持、改变和读出单个量子信息单元。
叠加
量子位本身并不是很有用。但它可以执行一个重要的技巧：将它持有的量子信息置于叠加态，这代表了量子位所有可能构型的组合。叠加的量子位组可以创建复杂的多维计算空间。复杂的问题可以在这些空间中以新的方式表示。
纠缠
纠缠是一种量子力学效应，它将两个独立事物的行为相关联。当两个量子比特纠缠在一起时，一个量子比特的变化会直接影响另一个。量子算法利用这些关系来寻找复杂问题的解决方案。
