Kvantni računalnik
Kvantni računalnik je model, kako zgraditi računalnik. Ideja je, da lahko kvantni računalniki uporabljajo določene pojave iz kvantne mehanike, kot sta superpozicija in prepletanje, za izvajanje operacij s podatki. Osnovno načelo kvantnega računanja je, da lahko kvantne lastnosti uporabimo za predstavitev podatkov in izvajanje operacij na njih. Teoretični model je kvantni Turingov stroj, znan tudi kot univerzalni kvantni računalnik.
Zamisel o kvantnem računalništvu je še vedno zelo nova. Izvedeni so bili poskusi. V njih je bilo izvedeno zelo majhno število operacij na kubitih (kvantnih bitih). Tako praktične kot teoretične raziskave se z zanimanjem nadaljujejo, številne nacionalne vladne in vojaške agencije za financiranje pa podpirajo raziskave kvantnega računalništva za razvoj kvantnih računalnikov za civilne in vojaške namene, na primer za kriptoanalizo.
Današnji računalniki, imenovani "klasični", shranjujejo informacije v binarni obliki; vsak bit je ali vklopljen ali izklopljen. Pri kvantnem računanju se uporabljajo kubiti, ki so poleg tega, da so lahko vklopljeni ali izklopljeni, lahko tudi vklopljeni in izklopljeni, kar je način opisa superpozicije, dokler ni opravljena meritev. Stanje podatka na običajnem računalniku je znano z gotovostjo, pri kvantnem računanju pa se uporabljajo verjetnosti. Zgrajeni so bili le zelo preprosti kvantni računalniki, čeprav so bile izumljene tudi večje konstrukcije. Kvantno računanje uporablja posebno vrsto fizike, kvantno fiziko.
Če bo mogoče zgraditi velike kvantne računalnike, bodo lahko nekatere probleme reševali veliko hitreje kot kateri koli danes obstoječi računalnik (na primer Shorjev algoritem). Kvantni računalniki se razlikujejo od drugih računalnikov, kot so računalniki DNK in tradicionalni računalniki, ki temeljijo na tranzistorjih. Nekatere računalniške arhitekture, kot so optični računalniki, lahko uporabljajo klasično superpozicijo elektromagnetnih valov. Ljudje menijo, da brez kvantnih mehanskih sredstev, kot je preplet, eksponentna prednost pred klasičnimi računalniki ni mogoča. Kvantni računalniki ne morejo izvajati funkcij, ki jih klasični računalniki teoretično ne morejo izračunati, z drugimi besedami, ne spreminjajo Church-Turingove teze. Vendar pa bi lahko veliko stvari opravili veliko hitreje in učinkoviteje.
Blochova krogla je predstava kubita, temeljnega gradnika kvantnih računalnikov.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je kvantni računalnik?
O: Kvantni računalnik je model, kako zgraditi računalnik, ki za izvajanje operacij na podatkih uporablja nekatere zamisli iz kvantne mehanike, kot sta superpozicija in prepletanje.
V: Kako se razlikuje od klasičnih računalnikov?
O: Klasični računalniki shranjujejo informacije v binarni obliki; vsak bit je ali vklopljen ali izklopljen. Kvantno računanje uporablja kubite, ki so lahko tako vklopljeni kot izklopljeni, dokler ni opravljena meritev. Stanje podatka na običajnem računalniku je znano z gotovostjo, pri kvantnem računanju pa se uporabljajo verjetnosti.
V: Katere so možne uporabe kvantnih računalnikov?
O: Potencialne aplikacije vključujejo kriptoanalizo (razbijanje kod) in reševanje problemov veliko hitreje kot kateri koli trenutni računalnik (kot je Shorjev algoritem).
V: Ali poleg kvantnih računalnikov obstajajo še druge vrste računalnikov?
O: Da, obstajajo tudi druge vrste računalnikov, kot so računalniki DNK in tradicionalni računalniki, ki temeljijo na tranzistorjih. Nekatere računalniške arhitekture, kot so optični računalniki, lahko uporabljajo tudi klasično superpozicijo elektromagnetnih valov.
V: Ali Church-Turingova teza velja za kvantno računalništvo?
O: Da, kvantni računalniki ne morejo izvajati funkcij, ki jih klasični računalniki teoretično ne morejo izračunati; to ne spreminja teze Church-Turinga. Vendar pa bi lahko veliko stvari opravili veliko hitreje in učinkoviteje kot klasični stroji.
V: Ali je bilo kvantno računalništvo v velikem obsegu že doseženo?
O: Ne, z uporabo kubitov (kvantnih bitov) so bili opravljeni le zelo preprosti poskusi, čeprav so bile izumljene večje zasnove. Praktične in teoretične raziskave se z zanimanjem nadaljujejo, da bi razvili obsežne zmogljivosti kvantnega računalništva za civilne in vojaške namene.
