رایانش کوانتومی

کامپیوتر کوانتومی ( به انگلیسی: Quantum computer ) ماشینی است که از پدیده ها و قوانین مکانیک کوانتوم مانند برهم نهی ( Superposition ) و درهم تنیدگی ( Entanglement ) برای رایانش استفاده می کند. رایانه های کوانتومی با رایانه های فعلی که با ترانزیستورها کار می کنند تفاوت اساسی دارند. ایده اصلی که در پس رایانه های کوانتومی نهفته است این است که می توان از خواص و قوانین فیزیک کوانتوم برای ذخیره سازی و انجام عملیات روی داده ها استفاده کرد. یک مدل تئوریک و انتزاعی از این ماشین ها، ماشین تورینگ کوانتومی ( به انگلیسی: Quantum Turing Machine ) است که رایانه کوانتومی جهانی ( به انگلیسی: Universal Quantum Computer ) نیز نامیده می شود.
اگر چه رایانش کوانتومی تازه در ابتدای راه قرار دارد، اما آزمایش هایی انجام شده که در طی آن ها عملیات محاسبات کوانتومی روی تعداد بسیار کمی از کیوبیت ها اجرا شده است. کشورهای چین و آمریکا در زمینه توسعه رایانه کوانتومی پیشگام هستند. تحقیقات نظری و عملی در این زمینه ادامه دارد و بسیاری از موسسات دولتی و نظامی از تحقیقات در زمینه رایانه های کوانتومی چه برای اهداف غیرنظامی و چه برای اهداف امنیتی ( مثل تجزیه و تحلیل رمز، Cryptanalysis ) حمایت می کنند. اگر رایانه های کوانتومی در مقیاس بزرگ ساخته شوند، می توانند مسائل خاصی را با سرعت خیلی زیاد حل کنند ( برای مثال الگوریتم شُور، Shor's Algorithm ) . البته باید توجه داشت که توابعی که توسط رایانه های کلاسیک محاسبه پذیر ( Computable ) نیستند، توسط رایانه های کوانتومی نیز محاسبه پذیر نخواهند بود. این رایانه ها نظریه چرچ - تورینگ را رد نمی کنند. رایانه های کوانتومی فقط برای ما سرعت بیشتر را به ارمغان می آورند.
پیشرفت های محاسبات کوانتومی می تواند ارزشی معادل ۸۵۰ میلیارد دلار در ۱۵ تا ۳۰ سال آینده ایجاد کند که ۵ تا ۱۰ میلیارد دلار آن در پنج سال آینده تولید خواهد شد. [ ۱]
تعریف سادهٔ نقطهٔ کوانتومی این است که یک ذره مادی کوچک، که افزایش یا کاهش یک الکترون خواص آن را به نحو ارزشمندی تغییر دهد. البته اتم ها نقطه کوانتومی محسوب می شوند، ولی توده های چند مولکولی نیز چنین اند. در زیست شیمی، نقاط کوانتومی گروه های اکسیداسیون - احیا خوانده می شوند. در نانوتکنولوژی به آن ها بیت های کوانتومی یا کیوبیت گفته می شود. اندازه آن ها در حد چند نانومتر است و از انواع مواد همچون سلنید کادمیوم - که رنگ های مختلفی را تولید می کند - ساخته می شوند. کاربردهای بالقوه آن ها در مخابرات و اپتیک است. نانوذرات فلورسنت - که تا پیش از تابش ماوراءبنفش نامرئی هستند - ساختار نانو بلوری قادر به تغییر رنگ از دیگر تعاریف آنهاست. نقاط کوانتومی از دیگر مواد فلورسنت انعطاف بیشتری دارد؛ لذا استفاده از آن ها در ساخت رایانه های نانومقیاس بهره گیرنده از نور برای پردازش اطلاعات مناسب است.