Kvantový počítač
Kvantový počítač je model, ako zostaviť počítač. Myšlienka spočíva v tom, že kvantové počítače môžu na vykonávanie operácií s údajmi využívať určité javy z kvantovej mechaniky, ako je superpozícia a previazanosť. Základný princíp kvantového výpočtu spočíva v tom, že kvantové vlastnosti možno použiť na reprezentáciu údajov a vykonávanie operácií s nimi. Teoretickým modelom je kvantový Turingov stroj, známy aj ako univerzálny kvantový počítač.
Myšlienka kvantových počítačov je stále veľmi nová. Boli vykonané experimenty. V nich sa vykonal veľmi malý počet operácií na qubitoch (kvantových bitoch). Praktický aj teoretický výskum pokračuje so záujmom a mnohé národné vládne a vojenské agentúry financujúce kvantovú informatiku podporujú výskum kvantových počítačov s cieľom vyvinúť kvantové počítače na civilné aj vojenské účely, napríklad na kryptoanalýzu.
Dnešné počítače, nazývané "klasické", ukladajú informácie v binárnej sústave; každý bit je buď zapnutý, alebo vypnutý. Kvantové výpočty používajú qubity, ktoré okrem toho, že môžu byť zapnuté alebo vypnuté, môžu byť aj zapnuté aj vypnuté, čo je spôsob opisu superpozície, až kým sa nevykoná meranie. Stav časti údajov v bežnom počítači je známy s istotou, ale kvantové výpočty používajú pravdepodobnosti. Zatiaľ boli zostrojené len veľmi jednoduché kvantové počítače, hoci boli vynájdené aj väčšie konštrukcie. Kvantové výpočty využívajú špeciálny typ fyziky, kvantovú fyziku.
Ak sa podarí zostrojiť veľké kvantové počítače, budú schopné riešiť niektoré problémy oveľa rýchlejšie ako akýkoľvek dnes existujúci počítač (napr. Shorov algoritmus). Kvantové počítače sa líšia od iných počítačov, ako sú počítače DNA a tradičné počítače založené na tranzistoroch. Niektoré počítačové architektúry, napríklad optické počítače, môžu využívať klasickú superpozíciu elektromagnetických vĺn. Bez kvantových mechanických prostriedkov, ako je napríklad entanglement, sa ľudia domnievajú, že exponenciálna výhoda oproti klasickým počítačom nie je možná. Kvantové počítače nemôžu vykonávať funkcie, ktoré nie sú teoreticky vypočítateľné klasickými počítačmi, inými slovami, nemenia Churchovu-Turingovu tézu. Boli by však schopné robiť mnohé veci oveľa rýchlejšie a efektívnejšie.
Blochova guľa je reprezentáciou qubitu, základného stavebného prvku kvantových počítačov.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to kvantový počítač?
Odpoveď: Kvantový počítač je model, ako zostaviť počítač, ktorý na vykonávanie operácií s údajmi využíva určité myšlienky z kvantovej mechaniky, ako je superpozícia a previazanie.
Otázka: Ako sa líši od klasických počítačov?
Odpoveď: Klasické počítače ukladajú informácie v binárnej sústave; každý bit je buď zapnutý, alebo vypnutý. Kvantové výpočty používajú qubity, ktoré môžu byť zapnuté aj vypnuté, kým sa nevykoná meranie. Stav časti údajov v bežnom počítači je známy s istotou, ale kvantové výpočty používajú pravdepodobnosti.
Otázka: Aké sú niektoré potenciálne aplikácie kvantových počítačov?
Odpoveď: Potenciálne aplikácie zahŕňajú kryptoanalýzu (lámanie kódov) a riešenie problémov oveľa rýchlejšie ako akýkoľvek súčasný počítač (napríklad Shorov algoritmus).
Otázka: Existujú okrem kvantových počítačov aj iné typy počítačov?
Odpoveď: Áno, existujú aj iné typy počítačov, napríklad počítače DNA a tradičné počítače založené na tranzistoroch. Niektoré počítačové architektúry, napríklad optické počítače, môžu tiež využívať klasickú superpozíciu elektromagnetických vĺn.
Otázka: Vzťahuje sa Churchova-Turingova téza na kvantové počítače?
Odpoveď: Áno, kvantové počítače nemôžu vykonávať funkcie, ktoré nie sú teoreticky vypočítateľné klasickými počítačmi; nemenia Churchovu-Turingovu tézu. Boli by však schopné robiť mnohé veci oveľa rýchlejšie a efektívnejšie ako klasické stroje.
Otázka: Podarilo sa už dosiahnuť kvantové počítače vo veľkom meradle?
Odpoveď: Nie, boli vykonané len veľmi jednoduché experimenty s použitím qubitov (kvantových bitov), hoci boli vynájdené väčšie konštrukcie. Praktický a teoretický výskum so záujmom pokračuje s cieľom vyvinúť rozsiahle kvantové výpočtové kapacity na civilné a vojenské účely.
