Co je kvantový počítač?
Kvantový počítač je jakékoli zařízení, které využívá kvantové mechanické jevy ke spuštění algoritmů. Protože kvantové počítače mají zásadně odlišné výpočetní vlastnosti než konvenční počítače, jsou data uchovávaná v kvantových počítačích označována spíše jako bity než bity. V běžných počítačích jsou data reprezentována mikroskopickými drážkami na pevném disku. V kvantovém počítači jsou data reprezentována kvantovými vlastnostmi dané molekuly nebo sady molekul.
Namísto provádění výpočtů získáváním dat z pevného disku a jejich zpracováním pomocí integrovaného obvodu plného logických bran, kvantové počítače zpracovávají data bombardováním molekuly obsahující informace krátkými pulzy záření. Každý bombardovací cyklus představuje algoritmickou operaci dat obsažených v molekule. Když algoritmus skončí, změří se kvantový stav molekuly, což je proces, který sám ovlivňuje konečný výsledek. Je to kvůli zásadně nejisté povaze kvantové mechaniky.
Aby se tento problém obešel, jsou kvantové výpočetní algoritmy spuštěny vícekrát a vážený průměr výstupu asymptoticky přistupuje ke správné odpovědi. Protože kvantové mechanické jevy jsou spíše inherentně pravděpodobnostní než deterministické, není dobře definovaná odpověď na první pokus možná.
Kvantové počítače mají určité schopnosti, které klasické počítače nemají. Kvantové výpočty umožňují rychlou faktorizaci velkých čísel (explicitní ohrožení konvenčních kryptografických technik), přesnější simulaci kvantových jevů a velmi efektivní vyhledávání v databázi.
Pro každý vyhledávací prostor uzlů velikosti n , kde každý uzel představuje možné řešení problému, existuje pouze jedno možné řešení a každý uzel musí být zkontrolován jednotlivě na vlastnosti, které odpovídají správnému řešení, kvantové zpracování nabízí fantastickou rychlost. V konvenčních počítačích je průměrná doba vyhledávání délka času, který je zapotřebí ke kontrole každého uzlu vynásobeného počtem uzlů ( n ) vyděleným dvěma (je pravděpodobné, že řešení bude nalezeno zhruba v polovině vyhledávání). V kvantových počítačích je průměrná doba vyhledávání délka času potřebného ke kontrole každého uzlu krát druhá odmocnina n . To přináší obrovskou výhodu, která se stává působivější, pouze když uvažujeme o větších problémech.
Dosud není možné představit si všechny aplikace vyspělých kvantových počítačů. Největší počet qubitů, které kdy byly součástí jednoho kvantového výpočetního systému, je 7. Protože kvantový výpočetní výzkum rychle pokračuje ve financování mnoha milionů dolarů, bude jen otázkou času, dokud nedojde ke kritickému průlomu a nevymyslíme působivé aplikace.