Що таке квантовий комп'ютер?
Квантовий комп'ютер - це комп'ютер, який використовує квантові механічні явища. На малих масштабах фізична матерія виявляє властивості як частинок, так і хвиль, а квантові обчислення використовують цю поведінку за допомогою спеціалізованого обладнання. Класична фізика не може пояснити роботу цих квантових пристроїв, і масштабований квантовий комп'ютер може виконувати деякі розрахунки експоненціально швидше, ніж будь-який сучасний "класичний" комп'ютер. Зокрема, великий квантовий комп'ютер може розбити широко використовувані схеми шифрування і допомогти фізикам у виконанні фізичних моделей; однак, нинішній стан мистецтва все ще в значній мірі експериментальний і непрактичний.

Основною одиницею інформації в квантових обчисленнях є кубіт, схожий на біт в традиційній цифровій електроніці. На відміну від класичного біта, кубіт може існувати в перекритті двох його «базових» станів, що означає, що він знаходиться в обох станах одночасно. При вимірюванні кубіта результатом є ймовірнісний вихід класичного біта. Якщо квантовий комп'ютер маніпулює кубітом певним чином, ефекти впливу хвиль можуть посилити бажані результати вимірювання. Дизайн квантових алгоритмів передбачає створення процедур, які дозволяють квантовому комп'ютеру ефективно виконувати розрахунки.

Фізична інженерія високоякісних кубітів виявилася складною. Якщо фізичний кубіт недостатньо ізольований від свого середовища, він страждає від квантової розбіжності, що вводить шум у розрахунки. Національні уряди інвестували значні кошти в експериментальні дослідження, спрямовані на розробку масштабованих кубітів з більш тривалим часом послідовності та більш низьким рівнем помилок. Дві найбільш перспективні технології - це суперпровідники (які ізолюють електричний струм шляхом усунення електричного опору) і іонні пастки (які обмежують одну атомну частинку за допомогою електромагнітних полів).

Будь-яка обчислювальна проблема, яка може бути вирішена класичним комп'ютером, також може бути вирішена квантовим комп'ютером. Навпаки, будь-яка проблема, яка може бути вирішена квантовим комп'ютером, також може бути вирішена класичним комп'ютером, принаймні в принципі, якщо буде достатньо часу. Іншими словами, квантові комп'ютери підкоряються тезі Церкви-Тюрінга. Це означає, що в той час як квантові комп'ютери не надають додаткових переваг перед класичними комп'ютерами з точки зору обчислюваності, квантові алгоритми для певних проблем мають значно меншу складність часу, ніж відповідні класичні алгоритми. Примітно, що квантові комп'ютери вважаються здатними вирішувати певні проблеми швидко, які жоден класичний комп'ютер не міг вирішити за будь-який можливий час - досягнення, відоме як "квантове пріоритетність". Вивчення обчислювальної складності проблем щодо квантових комп'ютерів відоме як теорія квантової складності.