在量子力学的世界中，物理现象和日常生活的经验很不相同，这些神奇特性曾在历史上长期困扰着一众物理学家，甚至引起过爱因斯坦和玻尔的“世纪大讨论”。这些反直觉的现象一般只在微观尺度出现，我们现在形象地把它们放大，放到日常生活的尺寸，来看看它们有多么不可思议。
▲ 爱因斯坦和玻尔的“世纪大讨论”
假设现在我们手中有一个篮球，面前有左右两个篮子，日常生活中，我们要么将球放在左边篮子里，要么放在右边篮子里。但在量子力学的世界里，我们可以既将球放在左边又将球放在右边，球是可以同时存在于两个篮子之中的：如果说球在左边篮子里是一个量子态，球在右边篮子里是另一个量子态，那么这两种量子态可以同时叠加地存在。
那么，如果我们去篮子里摸篮球，会在哪个篮子里摸到呢？答案是我们会概率性地摸到篮球。如果我们往左边篮子伸手，就会有一半的概率摸到篮球，还有一半的概率摸不到球。并且在左边篮子摸到球以后，右边篮子里就不会再有球了。这其实就是量子力学中测量导致量子态塌缩的概念，本来篮球以一半一半的概率存在于两个篮子里，我们一伸手测量，篮球就只能在某一个篮子里了。当然，球在篮子里的概率可以不是一半一半的，我们可以调整我们放篮球的手法，或者调整左右两个篮子的大小，从而调整球在左右两个篮子里的概率。
前面所讲的都只是一个篮球的故事，那如果有两个东西放在篮子里呢?比如现在把篮球换成一双手套，并且通过某种特殊手法（算符）使得两个手套都不能在同一个篮子里。本来右手手套和左手手套都以一半一半的概率存在于两个篮子里，现在我们伸手在一个篮子中摸到了右手手套，那么左手手套的位置也就确定了。这时左右手两个手套“纠缠“在一起，确定其中一个的量子态就可以知道另一个的量子态了。
分析一个篮球、一双手套，看上去都非常简单。让我们把篮球再增加一些，加到50个，对它进行分析可就没那么容易了。这是为什么呢？让我们简单估计下，如果是2个篮球就会有4个可以同时存在的量子态，3个球就有8个态，那 50个球就有2^50个叠加量子态，直接指数“爆炸”。
不仅如此，这么多量子态是一个整体，相互叠加又相互纠缠，牵一发而动全身，必须一起分析。现在超级计算机的内存都不够存储这些量子态，更别提对它们的整体行为做一些分析模拟了。而量子计算机却可以解决现在最强的超级计算机都算不出来的问题，同时保持这些篮球的特殊性质，即叠加和纠缠的性质。这是由于量子计算机自身的底层原理决定的。
特别鸣谢：河南省量子信息与量子密码重点实验室副教授 黄合良
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