Квантовый компьютер - это модель того, как построить компьютер. Идея заключается в том, что квантовые компьютеры могут использовать определенные явления из квантовой механики, такие как суперпозиционирование и запутывание, для выполнения операций с данными. Основной принцип, лежащий в основе квантовых вычислений, заключается в том, что квантовые свойства могут использоваться для представления данных и выполнения операций над ними. Теоретической моделью является квантовая машина Тьюринга, также известная как универсальный квантовый компьютер.
Идея квантовых вычислений все еще очень нова. Эксперименты проведены. В них было выполнено очень мало операций над квитами (квантовыми битами). Как практические, так и теоретические исследования продолжаются с интересом, и многие национальные правительственные и военные финансирующие учреждения поддерживают исследования в области квантовых вычислений с целью разработки квантовых компьютеров как для гражданских, так и для военных целей, таких как криптоанализ.
Современные компьютеры, называемые "классическими", хранят информацию в двоичном виде; каждый бит либо включен, либо выключен. В квантовых вычислениях используются квиты, которые, помимо возможного включения или выключения, могут быть как включенными, так и выключенными, что является способом описания суперпозиции, до тех пор, пока не будет произведено измерение. Состояние части данных на обычном компьютере известно с уверенностью, но в квантовых вычислениях используются вероятности. Были построены только очень простые квантовые компьютеры, хотя были изобретены более крупные конструкции. В квантовых вычислениях используется особый тип физики - квантовая физика.
Если построить крупномасштабные квантовые компьютеры, то они смогут решать некоторые проблемы гораздо быстрее, чем любой существующий сегодня компьютер (например, алгоритм Шора). Квантовые компьютеры отличаются от других компьютеров, таких как компьютеры с ДНК и традиционные компьютеры на базе транзисторов. Некоторые вычислительные архитектуры, такие как оптические компьютеры, могут использовать классическое наложение электромагнитных волн. Без квантовых механических ресурсов, таких как спутанность, люди думают, что экспоненциальное преимущество перед классическими компьютерами невозможно. Квантовые компьютеры не могут выполнять функции, которые теоретически не вычисляются классическими компьютерами, другими словами, они не изменяют тезис Церкви-Тьюринга. Тем не менее, они могли бы делать многие вещи намного быстрее и эффективнее.
