Co to jest komputer kwantowy?

Komputer kwantowy to każde urządzenie, które wykorzystuje kwantowe zjawiska mechaniczne do uruchamiania algorytmów.Ponieważ komputery kwantowe mają zasadniczo różne właściwości obliczeniowe niż komputery konwencjonalne, dane przechowywane w komputerach kwantowych są określane raczej jako kubity niż bity.W konwencjonalnych komputerach dane są reprezentowane przez mikroskopowe rowki na dysku twardym.W komputerze kwantowym dane są reprezentowane przez właściwości kwantowe danej cząsteczki lub zestawu cząsteczek.

Zamiast wykonywania obliczeń poprzez pobieranie danych z dysku twardego i przetwarzanie go za pomocą zintegrowanego obwodu wypełnionego bramą logiczną, komputery kwantowe przetwarzają dane przetwarzające danepoprzez bombardowanie cząsteczki zawierającej informacje z krótkimi impulsami promieniowania.Każdy cykl bombardowania reprezentuje działanie algorytmiczne danych zawartych w cząsteczce.Gdy algorytm kończy się, mierzony jest stan kwantowy cząsteczki, proces, który sam w sobie odchyla wynik końcowy.Wynika to z zasadniczo niepewnego charakteru mechaniki kwantowej.

Aby obejść tę trudność, algorytmy obliczeń kwantowych są uruchamiane wiele razy, a średnia ważona wyjściowego asymptotycznie zbliża się do poprawnej odpowiedzi.Ponieważ zjawiska mechaniczne kwantowe są z natury probabilistyczne, a nie deterministyczne, dobrze zdefiniowana odpowiedź na pierwszą próbę nie jest możliwa.

Komputery kwantowe posiadają pewne możliwości, których komputery klasyczne brakuje.Obliczanie kwantowe pozwala na szybką faktoryzację dużych liczb (jawne zagrożenie dla konwencjonalnych technik kryptograficznych), dokładniejszą symulację zjawisk kwantowych i bardzo wydajne wyszukiwanie bazy danych.

Dla dowolnej przestrzeni wyszukiwania wielkości n Węzły, w których każdy węzeł reprezentuje możliwe rozwiązanie problemu, istnieje tylko jedno możliwe rozwiązanie, a każdy węzeł musi być sprawdzony indywidualnie pod kątem właściwości odpowiadających prawidłowego rozwiązania, oferowanie obliczeń kwantowychFantastyczna szybkość.W konwencjonalnych komputerach średni czas wyszukiwania to długość czasu, aby sprawdzić każdy węzeł czasów liczby węzłów ( n ) podzielonych przez dwa (prawdopodobne, że rozwiązanie zostanie znalezione mniej więcej w połowie wyszukiwania).W komputerach kwantowych średni czas wyszukiwania to czas potrzebny do sprawdzenia każdego węzła czasem pierwiastka kwadratowego n .Daje to ogromną przewagę, która staje się bardziej imponująca tylko wtedy, gdy rozważamy większe problemy.

Nie jest jeszcze możliwe poczęcie wszystkich zastosowań dojrzałych komputerów kwantowych.Największa liczba kubitów kiedykolwiek zawartych w jednym systemie obliczeń kwantowych wynosi 7. Ponieważ badania obliczeń kwantowych trwają szybko na wielu milionach dolarów, będzie to tylko kwestia czasu, dopóki nie nastąpi krytyczny przełom i nie zostanie wynaleziono imponujące aplikacje.