Hvad er en kvantecomputer?

En kvantecomputer er enhver enhed, der udnytter kvantemekaniske fænomener til at køre algoritmer.Da kvantecomputere har grundlæggende forskellige beregningsegenskaber end konventionelle computere, kaldes data, der er indeholdt i kvantecomputere, som qubits snarere end bits.I konventionelle computere er data repræsenteret af mikroskopiske riller på en harddisk.På en kvantecomputer er data repræsenteret af kvanteegenskaberne for et givet molekyle eller sæt molekyler.

I stedet for at udføre beregninger ved at hente data fra en harddisk og behandling af dem ved hjælp af et integreret kredsløb fyldt med logiske porte, behandler kvantecomputere dataved at bombardere det informationsholdige molekyle med korte strålingspulser.Hver bombardementcyklus repræsenterer en algoritmisk operation på dataene indeholdt i molekylet.Når algoritmen afsluttes, måles molekylets kvantetilstand, en proces, der selv forudser slutresultatet.Dette skyldes den grundlæggende usikre karakter af kvantemekanik.

For at omgå denne vanskelighed er kvanteberegningsalgoritmer kørt flere gange, og det vægtede gennemsnit af output -asymptotisk nærmer sig det rigtige svar.Fordi kvantemekaniske fænomener i sagens natur er sandsynlige snarere end deterministisk, er et veldefineret svar på første forsøg ikke muligt.

Kvantekomputere har visse kapaciteter, som klassiske computere mangler.Quantum Computing tillader hurtig faktorisering af stort antal (en eksplicit trussel mod konventionelle kryptografiske teknikker), den mere nøjagtige simulering af kvantefænomener og meget effektiv databasesøgning.

For ethvert søgeplads med størrelse n -knudepunkter, hvor hver knude repræsenterer en mulig løsning på et problem, er der kun en mulig løsning, og hver knude skal kontrolleres individuelt for egenskaber, der svarer til en korrekt løsning, kvantekompetence tilbyder tilbudEn fantastisk speedup.I konventionelle computere er den gennemsnitlige søgetid, hvor lang tid det tager at kontrollere hver knude gange antallet af knudepunkter ( n ) divideret med to (dens sandsynlige, at løsningen findes omtrent halvvejs gennem søgningen).I kvantecomputere er den gennemsnitlige søgetid, hvor lang tid det tager at kontrollere hver knude gange kvadratroten af n .Dette giver en enorm fordel, som kun bliver mere imponerende, når vi overvejer større problemer.

Det er endnu ikke muligt at forestille sig alle anvendelser af modne kvantecomputere.Det største antal qubits, der nogensinde er indeholdt i et kvanteberegningssystem, er 7. Da kvanteberegningsforskning fortsætter hurtigt på mange millioner dollars i finansiering, vil det kun være et spørgsmål om tid, indtil der opstår et kritisk gennembrud og imponerende applikationer.