Kvantový počítač
Kvantový počítač je model, jak sestavit počítač. Myšlenka spočívá v tom, že kvantové počítače mohou využívat určité jevy z kvantové mechaniky, jako je superpozice a provázanost, k provádění operací s daty. Základním principem kvantového počítače je, že kvantové vlastnosti lze využít k reprezentaci dat a provádění operací s nimi. Teoretickým modelem je kvantový Turingův stroj, známý také jako univerzální kvantový počítač.
Myšlenka kvantových počítačů je stále velmi nová. Byly provedeny experimenty. V nich byl proveden velmi malý počet operací na qubitech (kvantových bitech). Praktický i teoretický výzkum se zájmem pokračuje a mnoho národních vládních a vojenských finančních agentur podporuje výzkum kvantových počítačů s cílem vyvinout kvantové počítače pro civilní i vojenské účely, například pro kryptoanalýzu.
Dnešní počítače, nazývané "klasické", ukládají informace ve dvojkové soustavě; každý bit je buď zapnutý, nebo vypnutý. Kvantové výpočty používají qubity, které kromě toho, že mohou být zapnuté nebo vypnuté, mohou být zapnuté i vypnuté, což je způsob popisu superpozice, dokud není provedeno měření. Stav dat v běžném počítači je znám s jistotou, ale kvantové výpočty používají pravděpodobnosti. Zatím byly sestrojeny pouze velmi jednoduché kvantové počítače, i když byly vynalezeny i větší konstrukce. Kvantový výpočet využívá zvláštní typ fyziky, kvantovou fyziku.
Pokud se podaří sestrojit velké kvantové počítače, budou schopny řešit některé problémy mnohem rychleji než jakýkoli dnes existující počítač (např. Shorův algoritmus). Kvantové počítače se liší od jiných počítačů, jako jsou počítače DNA a tradiční počítače založené na tranzistorech. Některé počítačové architektury, například optické počítače, mohou využívat klasickou superpozici elektromagnetických vln. Lidé se domnívají, že bez kvantově mechanických prostředků, jako je entanglement, není exponenciální výhoda oproti klasickým počítačům možná. Kvantové počítače nemohou provádět funkce, které nejsou teoreticky spočitatelné klasickými počítači, jinými slovy nemění Churchovu-Turingovu tezi. Byly by však schopny provádět mnoho věcí mnohem rychleji a efektivněji.
Blochova sféra představuje qubit, základní stavební prvek kvantových počítačů.
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to kvantový počítač?
Odpověď: Kvantový počítač je model, jak sestavit počítač, který k provádění operací s daty využívá určité myšlenky kvantové mechaniky, jako je superpozice a provázanost.
Otázka: Jak se liší od klasických počítačů?
Odpověď: Klasické počítače ukládají informace ve dvojkové soustavě; každý bit je buď zapnutý, nebo vypnutý. Kvantové počítače používají qubity, které mohou být zapnuté i vypnuté, dokud není provedeno měření. Stav dat v normálním počítači je znám s jistotou, ale kvantové výpočty používají pravděpodobnosti.
Otázka: Jaké jsou potenciální aplikace kvantových počítačů?
Odpověď: Potenciální aplikace zahrnují kryptoanalýzu (prolamování kódů) a řešení problémů mnohem rychleji než jakýkoli současný počítač (například Shorův algoritmus).
Otázka: Existují kromě kvantových počítačů i jiné typy počítačů?
Odpověď: Ano, existují i jiné typy počítačů, například počítače DNA a tradiční počítače založené na tranzistorech. Některé počítačové architektury, například optické počítače, mohou také využívat klasickou superpozici elektromagnetických vln.
Otázka: Platí Churchova-Turingova věta i pro kvantové počítače?
Odpověď: Ano, kvantové počítače nemohou vykonávat funkce, které nejsou teoreticky vypočitatelné klasickými počítači; Churchovu-Turingovu tezi nemění. Byly by však schopny provádět mnoho věcí mnohem rychleji a efektivněji než klasické stroje.
Otázka: Bylo již dosaženo kvantových počítačů ve velkém měřítku?
Odpověď: Ne, byly provedeny pouze velmi jednoduché experimenty s použitím qubitů (kvantových bitů), ačkoli byly vynalezeny větší konstrukce. Praktický a teoretický výzkum se zájmem pokračuje s cílem vyvinout rozsáhlé kvantové výpočetní schopnosti pro civilní a vojenské účely.
