Ein Quantencomputer ist ein Computergerät, das die Phänomene der Quantenmechanik nutzt, um Daten zu übertragen und zu verarbeiten. Die Idee des Quantencomputers wurde von Yuri Manin und Richard Feynman in den frühen 80er Jahren des letzten Jahrhunderts unabhängig voneinander vorgeschlagen. Seitdem wurde enorm viel Arbeit geleistet, um einen Quantencomputer zu schaffen. Ein vollwertiger universeller Quantencomputer ist jedoch immer noch ein hypothetisches Gerät, dessen Entwicklung mit der ernsthaften Entwicklung der Quantentheorie verbunden ist. Bisher wurden einige experimentelle Systeme mit einem Algorithmus von geringer Komplexität erstellt. Wie funktioniert ein Quantencomputer - mehr dazu in der heutigen Ausgabe!
Der Hauptunterschied zwischen einem Quantencomputer und einem klassischen ist die Darstellung von Informationen. Herkömmliche Computer, die auf Transistoren und Siliziumchips basieren, verwenden einen Binärcode, um Informationen zu verarbeiten. Wie Sie wissen, hat ein bisschen zwei Grundzustände - null und eins - und kann nur in einem von ihnen sein. Wie bei einem Quantencomputer basiert seine Arbeit auf dem Prinzip der Überlagerung, und anstelle von Bits werden Quantenbits verwendet, die als Qubits bezeichnet werden. Ein Qubit hat auch zwei Grundzustände: Null und Eins. Dank der Überlagerung kann ein Qubit jedoch die durch Kombinieren erhaltenen Werte annehmen und sich gleichzeitig in all diesen Zuständen befinden. Dies ist die Parallelität des Quantencomputers, dh es besteht keine Notwendigkeit, alle möglichen Varianten der Zustände des Systems zu durchlaufen. Außerdem,Um den genauen Zustand eines Systems zu beschreiben, benötigt ein Quantencomputer keine große Rechenleistung und kein großes RAM-Volumen, da nur 100 Qubits ausreichen, um ein System aus 100 Partikeln und nicht eine Billion Billionen Bits zu berechnen.
Es ist auch erwähnenswert, dass eine Änderung des Zustands eines bestimmten Qubits in einem Quantencomputer zu einer Änderung des Zustands anderer Teilchen führt, was ein weiterer Unterschied zu einem herkömmlichen Computer ist. Und diese Änderung kann verwaltet werden. Der Prozess eines Quantencomputers wurde 1995 vom britischen theoretischen Physiker David Deutsch vorgeschlagen, als er eine Schaltung schuf, die Berechnungen auf Quantenebene durchführen kann. Gemäß seinem Schema wird zuerst eine Reihe von Qubits genommen und ihre Anfangsparameter werden aufgezeichnet. Dann werden die erforderlichen Transformationen unter Verwendung logischer Operationen durchgeführt und der resultierende Wert wird geschrieben, der das Ergebnis des Computers ist. Qubits fungieren als Drähte und logische Blöcke führen Transformationen durch.
Laut Wissenschaftlern werden Quantencomputer millionenfach leistungsfähiger sein als aktuelle. Eine Vielzahl von Algorithmen für den Betrieb eines Quantencomputers wurde bereits beschrieben, und es werden sogar spezielle Programmiersprachen entwickelt. Forscher von Cisco Systems sagen voraus, dass Mitte des nächsten Jahrzehnts ein voll funktionsfähiger Quantencomputer auf den Markt kommen wird. Japan ist in diesem Bereich führend: Mehr als 70% aller Forschungsarbeiten werden in diesem Land durchgeführt.