Prawie trzy czwarte wieku po odkryciu mechaniki kwantowej, a pół wieku po narodzinach teorii informacji i pojawieniu się wielkoskalowych obliczeń cyfrowych, ludzie w końcu zdali sobie sprawę, że fizyka kwantowa głęboko zmienia charakter przetwarzania informacji i obliczeń cyfrowych. Dzięki komputerom kwantowym będzie można przetwarzać je znacznie szybciej. Ale czy komputer kwantowy jest możliwy do zbudowania? A jeśli tak, to kiedy?
Teoria kwantów
Dla fizyków rozwój ten oferuje zupełnie inny sposób wykorzystania i myślenia o teorii kwantów. Dla informatyków jest to zaskakująca demonstracja, że abstrakcyjna struktura obliczeń nie może być oderwana od fizyki rządzącej instrumentem, który te obliczenia wykonuje. Mechanika kwantowa dostarcza nowych paradygmatów obliczeniowych, których nie wyobrażano sobie przed latami osiemdziesiątymi i których potęgę doceniono w pełni dopiero w połowie lat dziewięćdziesiątych.
Poprzez zastosowanie mechaniki kwantowej w zupełnie nowy sposób – a zwłaszcza poprzez zastosowanie jej do przetwarzania wiedzy – obliczenia kwantowe dają nową perspektywę na pytania interpretacyjne. Duża część złożoności analitycznej nauki mechaniki kwantowej związana jest z opanowaniem opisu układów ciągłych (nieskończenie wielu stanów). Ograniczając uwagę do zbiorów układów dwustanowych (lub nawet d-stanowych dla skończonego d) można uniknąć wielu problemów. Oczywiście traci się też wiele mądrości, ale prawie żadna z nich – przynajmniej na tym etapie – nie jest istotna dla podstawowej teorii obliczeń kwantowych. Po drugie, i równie ważne, najtrudniejszą częścią nauki mechaniki kwantowej jest uzyskanie dobrego wyczucia, jak formalizm
Komputer kwantowy
Aby zrozumieć, jak zbudować komputer kwantowy, a nawet zbadać, jakie układy fizyczne są obiecującymi kandydatami do realizacji takiego urządzenia, trzeba rzeczywiście mieć za sobą wiele lat doświadczenia w mechanice kwantowej i jej zastosowaniach. Ale jeśli chcesz tylko wiedzieć, co takie urządzenie jest w zasadzie w stanie zrobić, gdy już je masz, to nie ma powodu, aby angażować się w naprawdę trudną fizykę tego tematu. Dokładnie to samo dotyczy zwykłych klasycznych komputerów.
Można być mistrzem w dziedzinie informatyki, nie mając zielonego pojęcia, czym jest tranzystor, nie mówiąc już o tym, jak działa. Chociaż należy ostrzec, że podzbiór mechaniki kwantowej jest niezwykle skoncentrowany i dość ograniczony w swoim zakresie, możesz również być pewien, że nie jest on ani nadmiernie uproszczony, ani niekompletny, gdy stosuje się go do specjalnego zadania, do którego jest przeznaczony. jednym z głównych argumentów przemawiających za obliczeniami kwantowymi jest to, że stanowią one nową arenę koncepcyjną dla prób lepszego zrozumienia dziwności kwantowej, którą wykorzysta się przy tworzeniu komputerów kwantowych w przyszłości.