کامپیوترهای کوانتومی نوعی از کامپیوترها هستند که از اصول مکانیک کوانتوم برای انجام محاسبات استفاده می‌کنند. کامپیوترهای کلاسیک از «بیت» برای ذخیره کردن داده‌ها و پردازش اون‌ها استفاده می‌کنند. هر بیت در هر لحظه می‌تواند یکی از دو مقدار صفر یا یک را داشته باشد. اما در مقابل کامپیوترهای کوانتومی از «کیوبیت» برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کند. و کیوبیت برخلاف بیت می‌تواند در هر لحظه به صورت همزمان هم مقدار صفر را داشته باشد و هم مقدار یک را. این باعث می‌شود که کامپیوترهای کوانتومی بعضی از محاسبات به خصوص را خیلی سریع‌تر از کامپیوترهای کلاسیک انجام دهند و این توانایی کامپیوترهای کوانتومی می‌تواند باعث انقلاب در زمینه‌های مختلف مانند رمزنگاری، شیمی، بهینه‌سازی و... شود.
در این مقاله ما در رابطه با پتانسیل کامپیوترهای کوانتومی و تاثیراتی که بر آینده علم محاسبات می‌گذارد صحبت می‌کنیم. همچنین در رابطه با برخی از چالش‌هایی صحبت می‌کنیم که کامپیوترهای کوانتومی باید برای رسیدن به حداکثر پتانسیل خود بر آن‌ها غلبه کنند.
پتانسیل کامپیوترهای کوانتومی
کامپیوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که دسته مشخصی از مشکلاتی که در حال حاضر با استفاده از کامپیوترهای کلاسیک غیرقابل حل هستند را حل کنند. برای مثال کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند برای شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری‌ای که در حال حاضر غیرقابل شکستن هستند مورد استفاده قرار گیرند. که البته این مسئله تاثیر شگرف و البته ترسناکی بر امنیت داده‌ها در همه زمینه‌ها خواهد داشت.
کامپیوترهای کوانتومی همچنین می‌توانند (به صورت بالقوه) برای شبیه‌سازی واکنش‌های شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند و به دانشمندان در ساخت و طراحی داروها و مواد جدید کمک کنند. همچنین می‌توانند در بهینه‌سازی سیستم‌های پیچیده مانند شبکه حمل و نقل یا شبکه توزیع مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از کامپیوترهای کوانتومی در این موارد می‌تواند تاثیر زیادی در کاهش هزینه‌ها داشته باشد.
چالش‌های کامپیوترهای کوانتومی
کامپیوترهای کوانتومی علیرغم پتانسیل‌هایی که دارد همچنان در مراحل اولیه توسعه است و چالش‌های متنوعی در مسیر همه‌گیر و ارزان شدن آن وجود دارد. یکی از این چالش‌ها ساخت یک کامپیوتر کوانتومی است که شرایط پایدار داشته باشد و بتواند محاسبات قابل اطمینان و دقیقی انجام دهد. کیوبیت‌ها بسیار ناپایدار هستند و با عوامل محیطی مانند امواج الکترومغناطیسی یا نوسان دما از بین می‌روند.
چالش دیگر توسعه الگوریتم‌هایی است که بتوانند از ویژگی‌های منحصر به فرد استفاده کنند. تعدادی الگوریتم پیاده‌سازی شده‌اند اما همچنان کارهای زیادی در این زمینه باید انجام شود.
نتیجه‌گیری
کامپیوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که «محاسبات» را متحول کنند و مشکلات غیرقابل حل امروزی را حل کنند. البته مشکلاتی پیش روی این تکنولوژی هست و تا زمانی که این مسائل حل نشده باشند کامپیوترهای کوانتومی نمی‌توانند عملکرد حداکثری که از آن‌ها انتظار داریم را براورده کنند. محققان و مهندسان در حال کار روی این مشکلات و توسعه کامپیوترهای کوانتومی پایدار و دقیق هستند. اگر کمی بیشتر در مورد پتانسیل‌های این تکنولوژی انقلابی فکر کنیم متوجه خواهیم شد که دستاوردهای این تکنولوژی بی‌حد و مرز خواهد بود.
