Komputer kuantum

Pengkomputeran kuantum adalah pengkomputeran menggunakan fenomena mekanik kuantum, seperti tindihan dan kelemahan.^[1] Komputer kuantum ialah peranti yang melakukan pengkomputeran kuantum. Komputer semacam itu sama sekali berbeza dengan komputer elektronik digital binari berdasarkan transistor dan kapasitor. Sedangkan pengkomputeran digital biasa menghendaki data dikodkan ke dalam digit biner (bit), yang masing-masing selalu berada dalam salah satu daripada dua keadaan tertentu (0 atau 1), pengiraan kuantum menggunakan bit kuantum atau qubit, yang dapat berada di superposisi negara. Mesin Turing kuantum adalah model teori komputer seperti itu dan juga dikenali sebagai komputer kuantum sejagat. Bidang pengkomputeran kuantum dimulakan oleh karya Paul Benioff^[2] dan Yuri Manin pada tahun 1980,^[3] Richard Feynman pada tahun 1982, ^[4] dan David Deutsch pada tahun 1985.^[5]

Sehingga 2018, perkembangan komputer kuantum sebenarnya masih di peringkat awal, tetapi eksperimen telah dijalankan di mana operasi pengkomputeran kuantum dilaksanakan dengan bilangan kuantum yang sangat kecil.^[6] Kedua-dua penyelidikan praktikal dan teori berterusan, dan banyak kerajaan negara dan agensi ketenteraan membiayai penyelidikan pengkomputeran kuantum dalam usaha tambahan untuk mengembangkan komputer kuantum untuk tujuan awam, perniagaan, perdagangan, alam sekitar dan kebangsaan, seperti cryptanalysis.^[7] Peranti bising dengan sebilangan kecil qubit, juga dikenali sebagai alat kuantum menengah (NISQ) bising oleh John Preskill,^[8] telah dibangunkan oleh beberapa syarikat, termasuk IBM, Intel, dan Google.^[9] IBM telah membuat peranti pengkomputeran kuantum 5-qubit dan 16-qubit yang tersedia kepada orang awam untuk eksperimen melalui awan pada Pengalaman Q IBM. Sistem D-Wave telah mengembangkan versi komputer kuantum mereka sendiri yang menggunakan penyepuhlindapan.^[10]

Komputer kuantum berskala besar secara teorinya dapat menyelesaikan masalah-masalah tertentu dengan lebih cepat daripada mana-mana komputer klasik yang menggunakan algoritma yang paling baik pada masa ini, seperti penaksir integer menggunakan algoritma Shor (iaitu algoritma kuantum) dan simulasi kuantum banyak badan sistem. Terdapat algoritma kuantum, seperti algoritma Simon, yang berjalan lebih cepat daripada apa-apa kemungkinan algoritma klasik probabilistik.^[11] Komputer klasik boleh secara prinsip (dengan sumber eksponen) meniru algoritma kuantum, kerana pengiraan kuantum tidak melanggar tesis Gereja-Turing. Sebaliknya, komputer kuantum mungkin dapat menyelesaikan masalah yang tidak praktikal pada komputer klasik.

Kajian baru-baru ini oleh Mikhail Dyakonov dalam IEEE Spectrum^[12] berpendapat bahawa komputer kuantum praktikal tidak mungkin dilaksanakan. Beliau berkata: "Terdapat jurang yang besar antara eksperimen asas tetapi sangat keras yang telah dijalankan dengan beberapa qubit dan teori pengkomputeran kuantum yang sangat maju, yang bergantung kepada memanipulasi beribu-ribu hingga berjuta-juta qubit untuk mengira apa-apa yang berguna. Jurang itu tidak mungkin ditutup tidak lama lagi."