Komputer kwantowy to urządzenie obliczeniowe, które wykorzystuje zjawiska mechaniki kwantowej do przesyłania i przetwarzania danych. Idea obliczeń kwantowych została niezależnie zaproponowana przez Jurija Manina i Richarda Feynmana na początku lat 80. ubiegłego wieku. Od tego czasu wykonano ogromną pracę, aby stworzyć komputer kwantowy. Jednak pełnoprawny uniwersalny komputer kwantowy jest nadal hipotetycznym urządzeniem, którego rozwój wiąże się z poważnym rozwojem teorii kwantowej. Do tej pory stworzono kilka systemów eksperymentalnych z algorytmem o małej złożoności. Jak działa komputer kwantowy - więcej o tym w dzisiejszym wydaniu!
Główną różnicą między komputerem kwantowym a klasycznym jest sposób prezentacji informacji. Konwencjonalne komputery oparte na tranzystorach i chipach krzemowych używają kodu binarnego do przetwarzania informacji. Trochę, jak wiadomo, ma dwa podstawowe stany - zero i jeden, i może być tylko w jednym z nich. Jeśli chodzi o komputer kwantowy, jego praca opiera się na zasadzie superpozycji, a zamiast bitów używane są bity kwantowe, zwane kubitami. Kubit ma również dwa podstawowe stany: zero i jeden. Jednak dzięki superpozycji kubit może przyjmować wartości uzyskane przez ich łączenie i znajdować się we wszystkich tych stanach jednocześnie. To jest paralelizm obliczeń kwantowych, to znaczy nie ma potrzeby iteracji po wszystkich możliwych wariantach stanów układu. Oprócz,Aby opisać dokładny stan systemu, komputer kwantowy nie potrzebuje ogromnej mocy obliczeniowej i ilości pamięci RAM, ponieważ wystarczy 100 kubitów, aby obliczyć system składający się ze 100 cząstek, a nie biliona bilionów bitów.
Warto również zauważyć, że zmiana stanu pewnego kubitu w komputerze kwantowym prowadzi do zmiany stanu innych cząstek, co jest kolejną różnicą w stosunku do konwencjonalnego komputera. I tą zmianą można zarządzać. Proces komputera kwantowego został zaproponowany przez brytyjskiego fizyka teoretycznego Davida Deutscha w 1995 roku, kiedy stworzył obwód zdolny do wykonywania dowolnych obliczeń na poziomie kwantowym. Zgodnie z jego schematem najpierw pobierany jest zestaw kubitów i zapisywane są ich początkowe parametry. Następnie niezbędne przekształcenia są wykonywane za pomocą operacji logicznych i zapisywana jest wynikowa wartość, która jest wynikiem działania komputera. Kubity działają jak kable, a bloki logiczne wykonują transformacje.
Zdaniem naukowców komputery kwantowe będą miliony razy silniejsze od obecnych. Opisano już szeroką gamę algorytmów działania komputera kwantowego, a nawet opracowywane są specjalne języki programowania. Naukowcy z Cisco Systems przewidują, że w pełni funkcjonalny komputer kwantowy pojawi się w połowie następnej dekady. Japonia jest liderem w tej dziedzinie: ponad 70% wszystkich badań jest wykonywanych w tym kraju.