kvantarvutuses

Kvantarvutused on arvutusvaldkond, mis kasutab kvantmehaanika eripära arvutuste teostamiseks. Olulised on kvantbittid ehk qubitid, mis võivad samaaegselt olla mitmes olekus ning mille olekud võivad olla seotud ehk entangeldud. Nende omaduste tõttu on kvantmasinatel võimalik mõningaid probleeme lahendada kiiremini kui klassikalistel arvutitel.

Kvantarvutuse põhielemendid on kvantbittid, superpositsioon ja entanglement ning mõõtmimine. Kvanttoimingud viiakse läbi kvantgaitide abil, mis muundavad kvantolekuid; lõpus teostatakse mõõtmine, mis annab klassikalise vastuse. Arvutus kirjeldatakse tavaliselt unitaarsete operatsioonide jadana.

Kuulsaimad kvantalgoritmid hõlmavad Shori algoritmi suurte arvude faktori jaoks ja Groveri algoritmi otsingute kiirendamiseks. Lisaks kasutatakse kvantarvutusi keemiliste süsteemide ja materjalide simulatsioonideks, optimeerimiseks ning teatud tüüpi andmetöötluseks.

Praegu arendatakse kvantarvutusi peamiselt NISQ-aeg (Noisy Intermediate-Scale Quantum), kus süsteemid on suurusjärgus kümnete kuni sajatuhandete kvbitite ja nende tööd piirab müra. Seetõttu keskendutakse veakajastusele ja veakorrektioonikoodidele, näiteks pindkoodile (surface code).

Kõige laiemad tehnoloogiad hõlmavad suprakonduktiivseid qubite, iontrap kvantbittide ja fotoniliste lahenduste kasutamist. Eesmärk on suurendada qubitide arvu, parandada koherentsust ja skaleeritavust ning arendada praktilisi kvantrakendusi. Kvantarvutused on kiiresti arenev valdkond, kuid laiaulatuslike ja usaldusväärsete rakenduste realiseerimiseks on vaja veel märkimisväärseid edusamme.