Kvanttitietokone on laskentalaite, joka käyttää kvantimekaniikan ilmiöitä tiedon siirtämiseen ja käsittelemiseen. Juri Manin ja Richard Feynman ehdottivat kvanttilaskennan ideaa itsenäisesti viime vuosisadan 80-luvun alkupuolella. Sittemmin kvanttitietokoneen luomiseen on tehty valtavasti työtä. Täysin universaali kvantitietokone on kuitenkin edelleen hypoteettinen laite, jonka kehitykseen liittyy kvantiteorian vakava kehitys. Tähän mennessä on luotu muutama kokeellinen järjestelmä, jonka algoritmi on alhainen. Kuinka kvantitietokone toimii - lisää siitä tämänpäiväisessä numerossa!
Suurin ero kvantitietokoneen ja klassisen välillä on tiedon esittäminen. Transistorit ja piisirut perustuvat perinteiset tietokoneet käyttävät binaarikoodia tietojen käsittelemiseen. Hieman, kuten tiedätte, sillä on kaksi perustilaa - nolla ja yksi, ja se voi olla vain yhdessä niistä. Mitä tulee kvantitietokoneeseen, sen toiminta perustuu superpositioperiaatteeseen, ja bittien sijasta käytetään kvanttibittejä, joita kutsutaan kviteiksi. Qubitillä on myös kaksi perustilaa: nolla ja yksi. Kuitenkin superpositiikan ansiosta qubit voi ottaa vastaan arvot, jotka saadaan yhdistämällä ne, ja olla kaikissa näissä tiloissa samanaikaisesti. Tämä on kvanttilaskennan rinnakkaisuus, toisin sanoen ei ole tarvetta toistaa kaikkia järjestelmän tiloja. Sitä paitsi,Järjestelmän tarkan tilan kuvaamiseksi kvantitietokone ei tarvitse valtavaa laskentatehoa ja RAM-muistitilaa, koska vain 100 kvbittiä riittää 100 hiukkasen järjestelmän laskemiseen eikä biljoonaa biljoonaa bittiä.
On myös syytä huomata, että tietyn kvbitin tilan muutos kvantitietokoneessa johtaa muutokseen muiden hiukkasten tilassa, mikä on toinen ero tavanomaisesta tietokoneesta. Ja tätä muutosta voidaan hallita. Brittiläinen teoreettinen fyysikko David Deutsch ehdotti kvantitietokoneen prosessia vuonna 1995, kun hän loi ketjun, joka pystyy suorittamaan mitkä tahansa laskelmat kvantitasolla. Hänen järjestelmänsä mukaan ensin otetaan joukko kvitejä ja niiden alkuperäiset parametrit kirjataan. Sitten tarvittavat muunnokset suoritetaan loogisilla operaatioilla ja tuloksena oleva arvo kirjoitetaan, mikä on tietokoneen tulos. Qubits toimii johtimena ja loogiset lohkot suorittavat muunnoksia.
Tutkijoiden mukaan kvantitietokoneet ovat miljoonia kertoja tehokkaampia kuin nykyiset. Laaja valikoima kvantitietokoneen toiminnan algoritmeja on jo kuvattu, ja jopa erityisiä ohjelmointikieliä kehitetään. Cisco Systemsin tutkijat ennustavat, että täysin toimiva kvantitietokone ilmestyy seuraavan vuosikymmenen puoliväliin mennessä. Japani on tällä alalla johtava: yli 70% kaikesta tutkimuksesta tehdään tässä maassa.