Bir kuantum bilgisayar, algoritmaları çalıştırmak için kuantum mekanik olaylarını kullanan herhangi bir cihazdır. Kuantum bilgisayarlar, geleneksel bilgisayarlardan temel olarak farklı hesaplama özelliklerine sahip olduklarından, kuantum bilgisayarlarda tutulan verilere bitlerden ziyade litre denir. Geleneksel bilgisayarlarda veriler, bir sabit diskteki mikroskobik oluklarla temsil edilir. Bir kuantum bilgisayarında, veriler belirli bir molekülün veya molekül kümesinin kuantum özellikleriyle temsil edilir.
Bir sabit diskten veri alarak hesaplamalar yapmak ve onu mantık geçitleriyle dolu bir entegre devre kullanarak işlemek yerine, kuantum bilgisayarlar, bilgi içeren molekülü kısa radyasyon darbeleriyle bombalayarak verileri işler. Her bombardıman döngüsü, molekül içinde yer alan veriler üzerinde algoritmik bir işlemi temsil eder. Algoritma sona erdiğinde, molekülün kuantum durumu ölçülür, bu da sonucu ortaya çıkarır. Bu kuantum mekaniğinin temelde belirsiz doğasından kaynaklanmaktadır.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için, kuantum hesaplama algoritmaları birçok kez çalıştırılır ve çıktının ağırlıklı ortalaması asimptotik olarak doğru cevaba yaklaşır. Kuantum mekaniksel fenomenler, deterministikten ziyade, doğası gereği muhtemel olduğundan, ilk denemede iyi tanımlanmış bir cevap mümkün değildir.
Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların sahip olmadığı belli özelliklere sahiptir. Kuantum hesaplama, büyük sayıların (konvansiyonel şifreleme tekniklerine açık bir tehdit) hızlı bir şekilde faktoring edilmesini, kuantum olaylarının daha doğru simülasyonunu ve çok verimli veritabanı araştırmasını sağlar.
Her düğümün bir sorun için olası bir çözümü temsil ettiği boyut düğümlerinin herhangi bir arama alanı için, yalnızca bir olası çözüm vardır ve her düğümün doğru bir çözüme karşılık gelen özellikler için ayrı ayrı kontrol edilmesi gerekir, kuantum hesaplama fantastik bir hızlandırma sunar. Geleneksel bilgisayarlarda, ortalama arama süresi, her bir düğümü çarpı düğüm sayısını ( n ) ikiye bölen (çözümün aramanın tam ortasına gelmesi muhtemeldir) kontrol etme süresidir. Kuantum bilgisayarlarda, ortalama arama süresi, her düğümü n 'nin karekökü kez kontrol etmek için geçen süredir. Bu, ancak daha büyük problemleri düşündüğümüzde daha etkileyici hale gelen büyük bir avantaj sağlar.
Olgun kuantum bilgisayarların tüm uygulamalarını anlamak henüz mümkün değildir. Bir kuantum hesaplama sisteminde şimdiye kadarki en fazla sayıdaki kuantum 7'dir. Kuantum hesaplama araştırması, fon sağlamada milyonlarca doların üzerinde hızla devam ettiğinden, kritik bir gelişme gerçekleşinceye ve etkileyici uygulamalar icat edilene kadar sadece bir zaman meselesi olacaktır.
