Kvantedatabehandling
En kvantecomputer er en model for, hvordan man kan bygge en computer. Ideen er, at kvantecomputere kan bruge visse fænomener fra kvantemekanikken, f.eks. superposition og sammenfiltring, til at udføre operationer på data. Det grundlæggende princip bag kvanteberegning er, at kvanteegenskaber kan bruges til at repræsentere data og udføre operationer på dem. En teoretisk model er kvanteturingmaskinen, også kendt som den universelle kvantecomputer.
Tanken om kvantecomputere er stadig meget ny. Der er blevet udført eksperimenter. I disse blev der udført et meget lille antal operationer på qubits (kvantebit). Både den praktiske og teoretiske forskning fortsætter med interesse, og mange nationale statslige og militære finansieringsorganer støtter forskning i kvantecomputere med henblik på at udvikle kvantecomputere til både civile og militære formål, f.eks. kryptoanalyse.
Nutidens computere, de såkaldte "klassiske" computere, lagrer information i binær form; hver bit er enten tændt eller slukket. Ved kvanteberegning anvendes kvantebits, som ud over at være tændt eller slukket kan være både tændt og slukket, hvilket er en måde at beskrive superposition på, indtil der foretages en måling. Tilstanden af et stykke data på en normal computer er kendt med sikkerhed, men ved kvanteberegning anvendes sandsynligheder. Der er kun bygget meget enkle kvantecomputere, selv om der er opfundet større modeller. Kvanteberegning anvender en særlig type fysik, nemlig kvantefysik.
Hvis det lykkes at bygge kvantecomputere i stor skala, vil de kunne løse visse problemer meget hurtigere end nogen computer, der findes i dag (f.eks. Shors algoritme). Kvantecomputere adskiller sig fra andre computere som f.eks. DNA-computere og traditionelle computere baseret på transistorer. Nogle computerarkitekturer, f.eks. optiske computere, kan anvende klassisk superposition af elektromagnetiske bølger. Uden kvantemekaniske ressourcer som f.eks. sammenfiltring mener folk, at det ikke er muligt at opnå en eksponentiel fordel i forhold til klassiske computere. Kvantecomputere kan ikke udføre funktioner, som teoretisk set ikke kan beregnes af klassiske computere, dvs. de ændrer ikke på Church-Turing-tesen. De ville dog kunne gøre mange ting meget hurtigere og mere effektivt.
Bloch-kuglen er en repræsentation af en qubit, den grundlæggende byggesten i kvantecomputere.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en kvantecomputer?
A: En kvantecomputer er en model for, hvordan man kan bygge en computer, der bruger visse idéer fra kvantemekanikken, såsom superposition og sammenfiltring, til at udføre operationer på data.
Spørgsmål: Hvordan adskiller den sig fra klassiske computere?
A: Klassiske computere lagrer oplysninger binært; hver bit er enten tændt eller slukket. Kvanteberegning anvender quit-bits, som kan være både tændt og slukket, indtil der foretages en måling. Tilstanden af et datastykke på en normal computer er kendt med sikkerhed, men ved kvanteberegning anvendes sandsynligheder.
Spørgsmål: Hvad er nogle potentielle anvendelsesmuligheder for kvantecomputere?
A: Potentielle anvendelser omfatter kryptoanalyse (brud på koder) og løsning af problemer meget hurtigere end nogen nuværende computer (f.eks. Shors algoritme).
Spørgsmål: Findes der andre typer computere end kvantecomputere?
A: Ja, der findes andre typer computere som f.eks. DNA-computere og traditionelle transistorbaserede computere. Nogle computerarkitekturer som f.eks. optiske computere kan også anvende klassisk superposition af elektromagnetiske bølger.
Spørgsmål: Gælder Church-Turing-tesen for kvantecomputere?
Svar: Ja, kvantecomputere kan ikke udføre funktioner, som teoretisk set ikke kan beregnes af klassiske computere; de ændrer ikke på Church-Turing-tesen. De vil dog kunne gøre mange ting meget hurtigere og mere effektivt end klassiske maskiner.
Spørgsmål: Er kvantecomputere i stor skala allerede blevet udviklet?
Svar: Nej, der er kun udført meget enkle eksperimenter med qubits (kvantebits), selv om der er opfundet større konstruktioner. Praktisk og teoretisk forskning fortsætter med interesse med henblik på at udvikle kvantecomputere i stor skala til civile og militære formål.
