Máy tính lượng tử là gì?

Một máy tính lượng tử là bất kỳ thiết bị nào khai thác các hiện tượng cơ học lượng tử để chạy các thuật toán.Bởi vì các máy tính lượng tử có các thuộc tính tính toán khác nhau về cơ bản so với các máy tính thông thường, dữ liệu được giữ trong các máy tính lượng tử được gọi là qubit thay vì bit.Trong dữ liệu máy tính thông thường được biểu thị bằng các rãnh kính hiển vi trên đĩa cứng.Trong một máy tính lượng tử, dữ liệu được biểu diễn bằng các thuộc tính lượng tử của một phân tử hoặc tập hợp các phân tử nhất định. Thay vì thực hiện các tính toán bằng cách lấy dữ liệu từ đĩa cứng và xử lý nó bằng cách sử dụng một mạch tích hợp chứa đầy cổng logic, máy tính lượng tử xử lý dữ liệubằng cách bắn phá phân tử chứa thông tin với các xung ngắn bức xạ.Mỗi chu kỳ bắn phá đại diện cho một hoạt động thuật toán trên dữ liệu có trong phân tử.Khi thuật toán chấm dứt, trạng thái lượng tử của phân tử được đo, một quá trình tự sai kết quả cuối cùng.Điều này là do bản chất không chắc chắn về cơ bản của cơ học lượng tử. Để phá vỡ độ khó này, các thuật toán điện toán lượng tử được chạy nhiều lần và mức trung bình có trọng số của đầu ra không đối xứng tiếp cận câu trả lời đúng.Bởi vì các hiện tượng cơ học lượng tử vốn dĩ có xác suất thay vì xác định, nên một câu trả lời được xác định rõ trong lần thử đầu tiên là không thể. Các máy tính lượng tử sở hữu một số khả năng nhất định máy tính cổ điển.Điện toán lượng tử cho phép hệ số nhanh chóng của số lượng lớn (một mối đe dọa rõ ràng đối với các kỹ thuật mật mã thông thường), mô phỏng chính xác hơn các hiện tượng lượng tử và tìm kiếm cơ sở dữ liệu rất hiệu quả.

Đối với bất kỳ không gian tìm kiếm nào có kích thước

n

Các nút, trong đó mỗi nút đại diện cho một giải pháp khả thi cho một vấn đề, chỉ có một giải pháp khả thi và mỗi nút phải được kiểm tra riêng cho các thuộc tính tương ứng với một giải pháp chính xác, cung cấp điện toán lượng tửMột tốc độ tuyệt vời.Trong các máy tính thông thường, thời gian tìm kiếm trung bình là thời gian cần thiết để kiểm tra từng nút nhân số số nút (

n

) chia cho hai (có thể là giải pháp sẽ được tìm thấy khoảng nửa trong tìm kiếm).Trong các máy tính lượng tử, thời gian tìm kiếm trung bình là thời gian cần thiết để kiểm tra từng nút nhân với căn bậc hai của

n.Điều này mang lại một lợi thế rất lớn, điều này chỉ trở nên ấn tượng hơn khi chúng ta đang xem xét các vấn đề lớn hơn. "Không thể hình dung được tất cả các ứng dụng của các máy tính lượng tử trưởng thành.Số lượng lớn nhất từng có trong một hệ thống điện toán lượng tử là 7. Khi nghiên cứu điện toán lượng tử tiếp tục nhanh chóng trên nhiều triệu đô la tài trợ, sẽ chỉ là vấn đề thời gian cho đến khi một bước đột phá quan trọng xảy ra và các ứng dụng ấn tượng được phát minh.