Kvantdator
En kvantdator är en modell för hur man bygger en dator. Tanken är att kvantdatorer kan använda vissa fenomen från kvantmekaniken, t.ex. superposition och förvirring, för att utföra operationer på data. Den grundläggande principen bakom kvantberäkningar är att kvantegenskaper kan användas för att representera data och utföra operationer på dem. En teoretisk modell är kvantturingmaskinen, även känd som den universella kvantdatorn.
Tanken på kvantdatorer är fortfarande mycket ny. Experiment har gjorts. I dessa gjordes ett mycket litet antal operationer på qubits (kvantbitar). Både den praktiska och teoretiska forskningen fortsätter med intresse, och många nationella statliga och militära finansieringsorgan stöder forskning om kvantdatorer för att utveckla kvantdatorer för både civila och militära ändamål, t.ex. kryptoanalys.
Dagens datorer, som kallas "klassiska" datorer, lagrar information i binär form; varje bit är antingen på eller av. Vid kvantberäkningar används kvantbitar som inte bara kan vara på eller av, utan också både på och av, vilket är ett sätt att beskriva superposition, tills en mätning görs. Tillståndet för en datamängd i en vanlig dator är känt med säkerhet, men vid kvantberäkningar används sannolikheter. Endast mycket enkla kvantdatorer har byggts, även om större konstruktioner har uppfunnits. Vid kvantberäkningar används en speciell typ av fysik, kvantfysik.
Om storskaliga kvantdatorer kan byggas kommer de att kunna lösa vissa problem mycket snabbare än någon dator som finns idag (t.ex. Shors algoritm). Kvantdatorer skiljer sig från andra datorer som DNA-datorer och traditionella datorer som bygger på transistorer. Vissa datorarkitekturer, t.ex. optiska datorer, kan använda klassisk superposition av elektromagnetiska vågor. Utan kvantmekaniska resurser som t.ex. förvirring tror man att en exponentiell fördel jämfört med klassiska datorer inte är möjlig. Kvantdatorer kan inte utföra funktioner som teoretiskt sett inte kan beräknas av klassiska datorer, med andra ord ändrar de inte Church-Turing-tesen. De skulle dock kunna göra många saker mycket snabbare och effektivare.
Bloch-sfären är en representation av en qubit, den grundläggande byggstenen i kvantdatorer.
Frågor och svar
F: Vad är en kvantdator?
S: En kvantdator är en modell för hur man bygger en dator som använder vissa idéer från kvantmekaniken, såsom superposition och förvirring, för att utföra operationer på data.
F: Hur skiljer den sig från klassiska datorer?
S: Klassiska datorer lagrar information i binär form; varje bit är antingen på eller av. Kvantberäkningar använder qubits, som kan vara både på och av tills en mätning görs. Tillståndet för en uppgift i en vanlig dator är känt med säkerhet, men vid kvantberäkningar används sannolikheter.
F: Vilka är några potentiella tillämpningar för kvantdatorer?
S: Potentiella tillämpningar är bland annat kryptoanalys (att knäcka koder) och att lösa problem mycket snabbare än någon nuvarande dator (t.ex. Shors algoritm).
F: Finns det andra typer av datorer än kvantdatorer?
S: Ja, det finns andra typer av datorer som DNA-datorer och traditionella transistorbaserade datorer. Vissa datorarkitekturer, t.ex. optiska datorer, kan också använda klassisk superposition av elektromagnetiska vågor.
F: Gäller Church-Turing-tesen för kvantdatorer?
Svar: Ja, kvantdatorer kan inte utföra funktioner som teoretiskt sett inte kan beräknas av klassiska datorer; de ändrar inte Church-Turing-tesen. De skulle dock kunna göra många saker mycket snabbare och effektivare än klassiska maskiner.
F: Har storskaliga kvantdatorer uppnåtts ännu?
S: Nej, endast mycket enkla experiment har gjorts med hjälp av qubits (kvantbitar), även om större konstruktioner har uppfunnits. Praktisk och teoretisk forskning fortsätter med intresse för att utveckla storskalig kvantdatorkapacitet för civila och militära ändamål.
