相比传统计算机的逐个计算方式，量子计算机在处理某些问题上具有巨大的优势，例如在因子分解和优化问题中能够大幅提高计算速度。量子计算机可以利用Shor算法在较短时间内因式分解大整数，这将对当前使用的公钥密码系统带来严重威胁。这使得量子计算机在材料科学、药物研发和能源领域具有重要应用潜力，能够加速新材料和新药物的发现过程。
量子计算是一种基于量子力学原理的全新计算方式，相对于传统计算机的二进制数表示和逻辑门操作，量子计算机采用量子比特（qubit）代替传统比特，可以同时处于多种状态的叠加态，以及量子纠缠现象。这些独特的特性使得量子计算机在某些问题上具备远超传统计算机的计算能力。
量子计算对计算机科学的颠覆与突破主要表现在以下几个方面：
1. 并行计算能力：量子计算机的量子比特可以同时处于多个状态的叠加态，在进行计算时可以同时处理多个可能的结果，从而实现并行计算。相比传统计算机的逐个计算方式，量子计算机在处理某些问题上具有巨大的优势，例如在因子分解和优化问题中能够大幅提高计算速度。
2. 密码学突破：量子计算机的一项重要应用是对传统密码学算法的突破。量子计算机可以利用Shor算法在较短时间内因式分解大整数，这将对当前使用的公钥密码系统带来严重威胁。因此，量子计算技术也催生了新的密码学算法，例如基于量子力学原理的量子密钥分发算法，能够提供更高的密码安全性。
3. 优化问题解决：量子计算机在解决优化问题方面具有巨大潜力。优化问题是求解一个最优解的问题，例如在物流规划、金融风险管理和机器学习等领域中都有广泛应用。传统计算机在处理大规模优化问题时计算量非常大，但量子计算机可以利用量子并行计算和量子搜索算法找到更快速的优化解法，从而提高计算效果和效率。
4. 量子模拟和量子化学：量子计算机还可以模拟和研究复杂的量子系统，例如分子和化学反应等。这使得量子计算机在材料科学、药物研发和能源领域具有重要应用潜力，能够加速新材料和新药物的发现过程。
总的来说，量子计算技术对计算机科学的颠覆与突破主要表现在其在处理某些问题上具有远超传统计算机的计算能力和效率，以及对传统密码学算法的突破，为优化问题解决和量子模拟提供了全新的途径和思路。然而，目前量子计算技术还处于早期发展阶段，仍然面临许多挑战和困难，如量子纠缠保持时间的限制、错误纠正等，需要进一步的研究和发展才能实现其潜在的应用价值。
