Квантов компютър
Квантовият компютър е модел за изграждане на компютър. Идеята е, че квантовите компютри могат да използват определени явления от квантовата механика, като суперпозиция и заплитане, за извършване на операции върху данни. Основният принцип зад квантовите изчисления е, че квантовите свойства могат да се използват за представяне на данни и извършване на операции върху тях. Теоретичен модел е квантовата машина на Тюринг, известна също като универсален квантов компютър.
Идеята за квантовите изчисления е все още много нова. Проведени са експерименти. В тях са извършени много малък брой операции върху кюбити (квантов бит). Както практическите, така и теоретичните изследвания продължават с интерес, а много национални правителствени и военни агенции за финансиране подкрепят изследванията в областта на квантовите изчисления с цел разработване на квантови компютри както за граждански, така и за военни цели, например за криптоанализ.
Днешните компютри, наречени "класически", съхраняват информацията в двоичен вид; всеки бит е или включен, или изключен. При квантовите изчисления се използват кюбити, които освен че могат да бъдат включени или изключени, могат да бъдат и включени, и изключени, което е начин за описание на суперпозицията, докато не се направи измерване. Състоянието на дадена част от данните на нормален компютър е известно със сигурност, но квантовите изчисления използват вероятности. Построени са само много прости квантови компютри, въпреки че са изобретени и по-големи конструкции. При квантовите изчисления се използва специален вид физика - квантовата физика.
Ако бъдат създадени мащабни квантови компютри, те ще могат да решават някои задачи много по-бързо от всички съществуващи днес компютри (например алгоритъма на Шор). Квантовите компютри се различават от други компютри, като например ДНК компютрите и традиционните компютри, базирани на транзистори. Някои компютърни архитектури, като например оптичните компютри, могат да използват класическа суперпозиция на електромагнитни вълни. Без квантовомеханични ресурси, като заплитане, хората смятат, че експоненциалното предимство пред класическите компютри не е възможно. Квантовите компютри не могат да изпълняват функции, които не са теоретично изчислими от класическите компютри, с други думи, те не променят тезата на Чърч-Тюринг. Те обаче ще могат да правят много неща много по-бързо и по-ефективно.
Сферата на Блох е изображение на кюбит - основният градивен елемент на квантовите компютри.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява квантовият компютър?
О: Квантовият компютър е модел за изграждане на компютър, който използва определени идеи от квантовата механика, като суперпозиция и заплитане, за извършване на операции върху данни.
В: По какво се различава от класическите компютри?
О: Класическите компютри съхраняват информация в двоичен вид; всеки бит е или включен, или изключен. При квантовите изчисления се използват кюбити, които могат да бъдат както включени, така и изключени, докато не се извърши измерване. Състоянието на дадена част от данните в нормалния компютър е известно със сигурност, но квантовите изчисления използват вероятности.
Въпрос: Какви са някои потенциални приложения на квантовите компютри?
О: Потенциалните приложения включват криптоанализ (разбиване на кодове) и решаване на задачи много по-бързо от всеки сегашен компютър (например алгоритъма на Шор).
В: Има ли други видове компютри освен квантовите?
О: Да, има и други видове компютри, например ДНК компютри и традиционни компютри, базирани на транзистори. Някои компютърни архитектури, като например оптичните компютри, също могат да използват класическа суперпозиция на електромагнитни вълни.
В: Прилага ли се тезата на Чърч-Тюринг за квантовите компютри?
О: Да, квантовите компютри не могат да изпълняват функции, които не са теоретично изчислими от класически компютри; те не променят тезата на Чърч-Тюринг. Въпреки това те биха могли да правят много неща много по-бързо и ефективно от класическите машини.
Въпрос: Постигнати ли са вече мащабни квантови компютри?
О: Не, проведени са само много прости експерименти с използване на кюбити (квантови битове), въпреки че са изобретени по-големи конструкции. Практическите и теоретичните изследвания продължават с интерес, за да се разработят широкомащабни възможности за квантови изчисления за граждански и военни цели.
