Verileri kuantum mekaniğine göre işleyen ve ileten bilgisayarlara kuantum bilgisayarı adı verilir. Kuantum hesaplamalarını bilgisayarda kullanma fikri 80’li yılların sonunda Yuri Manin ve Richard Feynman tarafından birbirinden bağımsız şekilde ortaya atıldı. O zamandan beri bir kuantum bilgisayarı oluşturmak için muazzam çalışmalar yapıldı. Lakin yapılan bir sürü büyük araştırmaya rağmen günümüzde kuantum bilgisayarı hala varsayımsal bir cihaz ve gelişimi kuantum teorisinin gelişimi ile doğru orantılı.
Günümüze kadar çok karmaşık olmayan algoritmalalarla deneyler oluşturulmuştur. Şimdi biraz kuantum bilgisayarı nedir açıklamaya çalışalım. Bir kuantum bilgisayar ile normal bir bilgisayarı ayıran en önemli fark bilgi depolama şeklidir. Transistörler ve silikon yongalar kullanan klasik bilgisayarlarda, bilgiyi işlemek için ikili kod kullanılır. Bitin iki temel durumu olduğunu biliyoruz – sıfır ve bir. Bir bit sadece bu durumlardan birinde olabilir. Bir kuantum bilgisayar gelince, olay süperpozisyon ilkesine dayanır ve bit yerine kubit olarak adlandırılan kuantum bitleri kullanılır.
Kubit’in normal bitler gibi iki temel durumu vardır: sıfır ve bir. Bununla birlikte, süperpozisyon nedeniyle kubit bunları birleştirerek elde edilen değerleri alabilir ve aynı anda bütün bu hallerde olabilir. Bu, kuantum hesaplamalarındaki paralellikten kaynaklanır yani sistemin tüm durumlarını değiştirmeye ihtiyacı yoktur. Buna ek olarak, sistemin tam durumunu tanımlamak için bir kuantum bilgisayarının büyük bilgisayar gücüne ve RAM’e ihtiyacı yoktur çünkü 100 parçacık sistemini hesaplamak için trilyon trilyon bit yerine 100 kubit yeterlidir.
Aynı zamanda, bir kuantum bilgisayarda belirli bir kubitin durumunun değiştirilmesinin diğer parçacıkların durumunda bir değişime yol açtığını da belirtmek gerekir ki bu da kuantum bilgisayarını sıradan bir bilgisayardan ayıran bir özelliktir.
Kuantum bilgisayarın çalışma prensibi, 1995’de İngiliz teorik fizikçi David Deutsch tarafından önerildi; David Deutsch, kuantum düzeyinde herhangi bir hesaplama yapabilen bir zincir oluşturdu. Oluşturduğu şemaya göre önce bir kubit topluluğu alınır ve ilk parametreler kaydedilir. Ardından gerekli dönüşümler mantıksal işlemler kullanılarak gerçekleştirilir ve bilgisayar çıktısının sonucu olan değerler yazılır. Kubitler iletim görevinde yer alırlar, mantıksal bloklar ise dönüşümleri gerçekleştirirler.
Bilim adamlarına göre, kuantum bilgisayarlar mevcut bilgisayarlardan milyonlarca kat daha güçlü olacak. Şu an için, bir kuantum bilgisayarın çalışması için en temel algoritmalar tanımlanmış ve hatta özel programlama dilleri geliştirilmektedir. Cisco Systems araştırmacılarının tahminlerine göre, tam teşekküllü çalışan bir kuantum bilgisayar, önümüzdeki on yılın ortalarında karşımıza çıkacak. Bu alandaki lider ülke ise Japonya. Araştırmaların tamamının% 70’inden fazlası bu ülkede yapılmakta.