Kuantum bilgisayar (QK), verileri kuantum mekaniksel
etkileri kullanarak işleyen bilgisayar cihazıdır; süperpozisyon (belirli bir
olasılıkla eşzamanlı olarak çoklu halde bulunma) ve kuantum durumlarının
karmaşıklığı (birbirine bağlı dalga fonksiyonları) gibi etkiler önemlidir.
Mikroobjelerin kuantum özellikleri, verileri temsil etmek ve
işlemek için kullanılabilir; bir kuantum bilgisayarın temel çalışma prensibi
budur. Kuantum bilgisayar, klasik bilgisyardan farklıdır. Klasik bilgisayarda bellek,
fiziksel bir sistemde depolanabilen ve 0 ve 1 olarak belirtilen iki farklı
durumdan birini alabilen temel bilgi birimler olan bitler kümesidir. Kuantum
bilgisayar ise, kübitler (kuantum bitleri) denilen kümeden oluşan bir belleğe
sahiptir. Her kübit, sadece 0 veya 1 durumlarında değil, herhangi bir durumda
(0 ve 1’in bir kuantum süperpozisyonu) olablir, bir kuantum sistemi oluşturan
bir çift kübit, dört durumun bir süperpozisyonu olan herhangi bir durumda
olabilir. Genel olarak, n kübit'lik bir kuantum sistemi, 2n
durumlardan birinde olabilir.
Basit bir ifadeyle, bir kuantum bilgisayarda hesaplama
prosesi, temel kuantum işlemleri yoluyla kübitler sisteminin manipülasyon
dizisidir; sonunda ölçülen bir kuantum sisteminin durumu bir bilgisayar
işleminin sonucudur.
Günümüzde, deneysel olarak kuantum hesaplama sadece çok az
sayıda kübit sayısına sahip sistemler için gerçekleştirilmiştir, ancak bu
yöndeki teorik ve pratik araştırmalar devam etmektedir.
Kuantum bilgisayar ile ilgili temel sorunlar, öncelikle,
kuantum durumlarının çok yüksek hassasiyette ölçülmesine olan gereksinim, ve
ikincisi, kubit sistemlerinin, kuantum sistemlerini bozabilen veya önemli
hatalara neden olan dış etkilerden izole edilmesi zorunluluğudur.
Şekil: (a) Normal bir
bilgisayarda, belirli bir bit yalnızca iki formdan birini alabilir, (b) ve (c)
kuantum bilgisayarda bir kerede çok form alabilir, bu da çok daha fazla sayıda
kombinasyona yol açar
