Che cosa è un computer quantistico?

Un computer quantistico è un dispositivo che sfrutta i fenomeni di meccanica quantistica per eseguire algoritmi. Poiché i computer quantistici sono fondamentalmente differenti proprietà computazionali rispetto ai computer tradizionali, dati contenuti nel computer quantistici si riferisce a come qubit anziché bit. Nel computer convenzionali dati è rappresentata da solchi microscopici su un disco rigido. In un computer quantistico, dati è rappresentata dalle proprietà quantistiche di una data molecola o un insieme di molecole.

Invece di eseguire calcoli recuperando dati da un disco rigido e l'elaborazione utilizzando un circuito integrato pieno di porte logiche, dati di processo computer quantistici bombardando la molecola contenente informazioni con brevi impulsi di radiazione. Ogni ciclo bombardamento rappresenta un'operazione algoritmica sui dati contenuti nella molecola. Quando l'algoritmo termina, lo stato quantistico della molecola è misurata, un processo che si polarizza il risultato finale. Ciò è dovuto alla natura fondamentalmente incerta della meccanica quantistica.

Per aggirare questa difficoltà, gli algoritmi di calcolo quantistico vengono eseguite più volte e la media ponderata della produzione si avvicina asintoticamente la risposta corretta. Poiché i fenomeni di meccanica quantistica sono intrinsecamente probabilistica e non deterministica, una risposta ben definita al primo tentativo non è possibile.

I computer quantistici possiedono alcune funzionalità computer classici mancano. Computazione quantistica che permette il rapido fattorizzazione di grandi numeri (una minaccia esplicita alle tecniche criptatura convenzionali), la simulazione più accurata di fenomeni quantistici, e la ricerca di database molto efficiente.

Per ogni spazio di ricerca di dimensione n nodi, dove ogni nodo rappresenta una possibile soluzione al problema, vi è solo una possibile soluzione, e ogni nodo deve essere controllata singolarmente oggetti che corrispondono a una soluzione corretta, computazione quantistica offre un'ottima accelerazione. Nel computer convenzionali, il tempo di ricerca medio è la lunghezza del tempo necessario per controllare ogni volte nodo il numero di nodi (n) diviso due (è probabile che la soluzione si troverà circa a metà la ricerca). Nel computer quantistici, il tempo di ricerca medio è la lunghezza del tempo necessario per controllare ogni volte nodo la radice quadrata di n. Ciò conferisce un enorme vantaggio che diventa più impressionante solo quando stiamo considerando i problemi più grandi.

Non è ancora possibile concepire tutte le applicazioni di computer quantistici maturi. Il maggior numero di qubit sempre contenuti in un sistema di computazione quantistica è 7. Mentre la ricerca informatica quantistica continua rapidamente a molti milioni di dollari in finanziamenti, sarà solo una questione di tempo finché non si verifica una svolta critica e applicazioni impressionanti sono inventato.