شنو هو الكمبيوتر الكمومي؟
حاسوب الكم هو حاسوب يستغل الظواهر الميكانيكية الكمية. على مقاييس صغيرة، تظهر المادة الفيزيائية خصائص الجسيمات والموجات على حد سواء، وتستفيد الحوسبة الكمية من هذه السلوكية باستخدام أجهزة متخصصة. لا يمكن للفيزياء الكلاسيكية تفسير تشغيل هذه الأجهزة الكمية، ويمكن للكمبيوتر الكمومي القابل للتطوير أن يقوم ببعض الحسابات بشكل أسرع من أي كمبيوتر "كلاسيكي" حديث. وبالتحديد، يمكن للكمبيوتر الكمومي على نطاق واسع أن يكسر مخططات التشفير المستخدمة على نطاق واسع ويساعد الفيزيائيين في أداء المحاكاة الفيزيائية؛ ومع ذلك، فإن الحالة الحالية للفن ما زالت تجريبية وغير عملية إلى حد كبير.  الوحدة الأساسية للمعلومات في الحوسبة الكمومية هي الكيوبيت، على غرار البيت في الإلكترونيات الرقمية التقليدية. على عكس البيت الكلاسيكي، يمكن للكيوبيت أن يكون موجودًا في وضع فوقي لحالتين "الأساسيتين" له، والذي يعني بشكل فضفاض أنه في الحالتين في وقت واحد. عند قياس الكيوبيت، النتيجة هي خروجي احتمالي من بت كلاسيكي. وإذا كان الكمبيوتر الكمي يتلاعب بالكوبيت بطريقة معينة، يمكن لتأثيرات التداخل الموجي أن تضخم نتائج القياس المطلوبة. يتضمن تصميم الخوارزميات الكمية إنشاء إجراءات تسمح للكمبيوتر الكمومي بإجراء عمليات الحساب بكفاءة.  اتضح أن الهندسة الفيزيائية للكيوبيتات عالية الجودة صعبة. إذا لم يكن الكيبت الفيزيائي معزول بشكل كاف من بيئته، فإنه يعاني من عدم التماسك الكمومي، مما يخلق ضوضاء في الحسابات. استثمرت الحكومات الوطنية بشكل كبير في الأبحاث التجريبية التي تهدف إلى تطوير الكيوبيتات القابلة للتطوير مع أوقات التماسك الأطول ومعدلات الخطأ الأدنى. اثنين من التكنولوجيات الأكثر واعدة هي الموصلات الفائقة (التي تعزل التيار الكهربائي عن طريق القضاء على المقاومة الكهربائية) وفخاخ الأيونات (التي تحصر جزيئة ذرية واحدة باستخدام المجالات الكهرومغناطيسية).  يمكن لحاسوب الكمبيوتر الكمومي حل أي مشكلة حاسوبية يمكن لحاسوب الكمبيوتر الكلاسيكي حلها. وبالعكس، أي مشكلة يمكن حلها بواسطة حاسوب كموميك يمكن حلها بواسطة حاسوب كلاسيكي، على الأقل من حيث المبدأ مع الوقت الكافي. وبعبارة أخرى، يطيع أجهزة الكمبيوتر الكمية أطروحة تشيرش-تورينج. وهذا يعني أنه في حين لا توفر أجهزة الكمبيوتر الكمومية أي مزايا إضافية على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية من حيث قابلية الحساب، فإن خوارزميات الكمومية لمشاكل معينة لها تعقيدات زمنية أقل بكثير من الخوارزميات الكلاسيكية المعروفة المقابلة. يعتقد أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على حل بعض المشاكل بسرعة، والتي لا يمكن لأي جهاز كمبيوتر كلاسيكي حلها في أي فترة زمنية ممكنة، وهو إنجاز معروف باسم "التفوق الكمومي". تُعرف دراسة التعقيد الحسابي للمشاكل فيما يتعلق بأجهزة الكمبيوتر الكمية باسم نظرية التعقيد الكمومي.