عملکرد کامپیوترهای کوانتومی بسیار متفاوت می باشد ، این نوع کامپیوترها با داشتن نسل جدید از پردازنده ها امکان تغییرات در آینده جهان را دارند.کامپیوترهای کوانتومی تحول عظیمی در جهان ایجاد میکنند و تمام راه حل های مورد نیاز براس چالش های انسان ها را در اختیار آن ها قرار میدهند. یکی از شگفت‌انگیزترین ساخته‌های قرن 21، کامپیوتر کوانتومی است.
این نوع از سیستم ها از اصول فیزیک کوانتومی برای انجام محاسبات استفاده میکنند و به علت ویژگی‌های منحصر به فرد آن‌ها، توانایی انجام محاسبات بسیار پیچیده را دارا هستند.
این کامپیوترها از بیت‌های کوانتومی به جای بیت‌های کلاسیک استفاده میکنند که می‌توانند همزمان در وضعیت‌های مختلف وجود داشته باشند. این امر باعث افزایش سرعت و کارایی محاسبات می‌شود و به طور معجزه آسا، مسائلی که با استفاده از کامپیوترهای سنتی قابل حل نیستند، توسط کامپیوترهای کوانتومی قابل حل هستند.
عملکرد کامپیوترهای کوانتومی
مصداق فیزیکی یک بیت کلاسیکی می‌تواند دو سطح مختلف ولتاژ (مثلاً دو 0 و 5 ولت) یا روشن و خاموش شدن یک پالس لیزری باشد. در مورد کیوبیت نیز، هر سیستم دو حالته فیزیکی (ریزمقیاس) مانند اسپین بالا و پایین یک الکترون یا قطبش عمودی و افقی یک فوتون یا تغییر حالت یک اتم یا یون در سیستمی خاص می‌تواند برای تعریف کیوبیت به کار رود.
احتمالاً می‌دانید که سیستم‌های ریزمقیاس و کوانتومی به شدت نویز‌پذیر بوده و حالتشان تغییر می‌کند. پس برای تعریف کیوبیت‌ها و یا پردازش و کنترل آن‌ها به مکانیزم‌هایی خاص و پیچیده نیاز داریم تا بتوانیم اتم، یون و … را در حالتی خاص قرار داده و یا به حالت‌های دیگر ببریم.
قرار دادن کیوبیت (اتم، یون، فوتون و …) در یک حالت خاص، مصداق ذخیره اطلاعات و تغییر حالت آن‌ها مصداق عمل پردازش بر روی کیوبیت‌ها است. برای حذف نویز و ایزوله کردن سیستم‌های کوانتومی از محیط بیرون معمولاً به تجهیزات گران‌قیمتی جهت مهیا ساختن خلأ بسیار بالا و یا سرد کردن تا نزدیکی صفر مطلق نیاز است.
تا کنون روش‌های متفاوتی جهت کنترل کیوبیت‌ها، پیاده‌سازی گیت‌های کوانتومی و الگوریتم‌های کوانتومی ارائه شده‌اند که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارا هستند. یکی از این روش‌ها تعریف کیوبیت توسط نقاط کوانتومی است. نقاط کوانتومی که ذراتی نانومقیاس از نیمه‌رسانا بوده که درون آن شامل الکترون و حفره است.
مزایا کاربرد کامپیوتر کوانتومی
• انجام فعالیت‌های بزرگ در حوزه‌های صنعت، تحقیقات و…
• جست‌وجوی داده‌ها در زمانی کوتاه
• کاربرد ویژه در هوش مصنوعی
• کاربرد ویژه این ابر رایانه‌ها در امور مالی و امور نظامی
• مطالعه مواد در سطح اتمی و زیر اتمی
• شبیه‌سازی مدل‌های مختلف با استفاده از اتم‌ها و مولکول‌ها
• مدل‌سازی و طراحی ویژه اتم‌ها به کمک رایانش کوانتومی
• کارایی یک اتم به‌عنوان یک بیت حافظه در رایانه‌های کوانتومی جهت انتقال داده‌ها در کسری از ثانیه
• سرعت و قدرت کامپیوترهای کوانتومی نسل جدید در مقایسه با رایانه ها امروزی بسیار بیشتر است.
مقایسه کامپیوترهای کوانتومی با کامپیوترهای کلاسیک
کامپیوترهای کوانتومی با بهره برای از سازوکارهای ویژه، قابلیت حل کردن مشکلاتی را دارند که با استفاده از کامپیوترهای کلاسیک، امکان‌پذیر نبود. کامپیوترهای کوانتومی واحدهایی با عنوان کیوبیت دارند که در هر لحظه می‌توانند هم ۰ و هم ۱ باشند؛ این ویژگی یکی از برتری‌های کامپیوترهای کوانتومی نسبت به کامپیوترهای کلاسیک است.
در همین لحظه که ما از سیستم‌های کامپیوتری استفاده می‌کنیم، با توجه به قوانین باینری و ریاضی، واحدهای پردازنده اطلاعات یا ۰ و یا ۱ هستند. به طور کلی، فیزیک کوانتوم شامل آن بخش از فیزیک مدرن می‌شود که از قوانین فیزیک کلاسیک پیروی نمی‌کنند.
یکی دیگر از تفاوت‌های یک کامپیوتر کوانتومی یا نوع کلاسیک آن در نوع عملکرد آن‌هاست؛ کامپیوترهای کلاسیک با استفاده از ترانزیستورها عمل میکنند و این در حالی است که رایانه‌های کوانتومی با استفاده از قوانین فیزیک کوانتومی به فعالیت خود ادامه خواهند داد.
رایانه‌های کوانتومی می‌توانند با استفاده از قابلیت‌هایی که دارند، محاسباتی را که در کامپیوترهای کلاسیک، چندین سال طول می‌کشیدند، در عرض چند دقیقه به پایان برسانند.
برای درک تفاوت‌های کامپیوترهای کوانتومی و کلاسیک، کافی است به گوشی موبایلتان نگاهی بیندازید؛ قدرت همین گوشی‌های موبایل در مقایسه با تمام ابر کامپیوترهای ۵۰ سال پیش بیشتر است. بدیهی است که کامپیوترهای کوانتومی به مراتب قدرتمندتر از نوع کلاسیکشان باشند.
