Kompjuter kwantistiku

Kompjuter kwantistiku hu apparat ta' komputazzjoni li juża direttament fenomeni kwantistiċi, bħas-soprapożizzjoni u t-tħabbil, biex jaħdem fuq id-data. Il-kompjuters kwantistiċi huma differenti mill-kompjuters diġitali li huma bbażati fuq tranżisters. Waqt li fil-kompjuters diġitali d-data trid tiġi kodifikata f'ċifri binarji (bits), il-kompjuters kwantistiċi jużaw il-proprjetajiet kwantistiċi biex jirrapreżentaw id-data u biex jagħmlu operazzjonijiet fuq din id-data. Bħala mudell teoretiku hemm il-magna kwantistika ta' Turing , magħrufa wkoll bħala l-kompjuter kwantistiku universali.  Il-kompjuters kwantistiċi għandhom proprjetajiet li jixbhu 'l dawk tal-kompjuters mhux deterministiċi u probabilistiċi, pereżempju l-ħila li jkun f'iżjed minn stat wieħed fl-istess ħin. Il-qasam tal-komputazzjoni kwantistika introduċewh għall-ewwel darba Yuri Manin fl-1980 u Richard Feynman fl-1981.   

Minkejja li l-komputazzjoni kwantistika għadha fit-tfulitha, diġà twettqu xi esperimenti li fihom saru operazzjonijiet komputazzjonali kwantistiċi fuq numru żgħir ħafna ta' qubits. Ir-riċerka fil-prattika u fit-teorija qiegħda tkompli u ħafna gvernijiet nazzjonali u aġenziji ta' finanzjament militari qegħdin jiffinanzjaw il-komputazzjoni kwantistika biex jiġu żviluppati kompjuters kwantistiċi għal skopijiet ċivili kif ukoll għas-sigurtà nazzjonali, bħall-krittanalisi.

Il-kompjuters kwantistiċi fuq skala kbira 'l quddiem ħa jkunu kapaċi li jsolvu ċerti problemi ħafna iżjed malajr mill-kompjuters klassiċi anki meta dawn tal-aħħar jużaw l-aħjar algoritmi magħrufin bħal issa, bħall-fattorizzazzjoni tan-numri interi jew sħaħ permezz tal-algoritmu ta' Shor u s-simulazzjoni ta' sistemi kwantistiċi b'ħafna korpi. Hemm algoritmi kwantistiċi li jiġru iżjed minn kull algoritmu klassiku probabbilistiku. B'riżorsi komputazzjonali biżżejjed, kompjuter klassiku jista' jissimula kull logaritmu kwantistiku; il-komputazzjoni kwantistika ma tiksirx it-teżi ta' Church–Turing.  Però, il-bażi komputazzjonali ta' 500 qubit, pereżempju, diġà kbira wisq biex tiġi rappreżentata fuq kompjuter klassiku għax tkun trid 2500 valur kompless  (2501 bit) maħżun. (Għal paragun, terabyte ta' informazzjoni diġitali fiha 243 bit biss.)

Bażi
Il-kompjuter klassiku għandu memorja magħmula minn bits, fejn kull bit tirrappreżenta jew wieħed jew żero. Il-kompjuter kwantistiku għandu sensiela ta' qubits. Qubit jista' jirrappreżenta wieħed, żero u kull soprapożizzjoni kwantistika ta' dawn iż-żewġ stati tal-qubit; barra minn hekk, par qubits jista' jkun f'kwalinkwe soprapożizzjoni kwantistika ta' erba' stati, tliet qubits f'kwalinkwe soprapożizzjoni ta' 8 stati. In ġenerali, kompjuter kwantistiku b' n qubit jista' jkun f'soprapożizzjoni arbitrarja ta' 2n stat differenti fl-istess ħin, (waqt li kompjuter normali jista' jkun fi stat wieħed biss minn dawn it-2n stat f'waqt wieħed). Kompjuter kwantistiku jopera billi jiffissa l-qubits fi stat inizjali kkontrollat li jrrappreżenta l-problema ta' dak il-ħin u mbagħad jimmanipula dawn il-qubits b'sensiela fissa ta' bibien loġiċi kwantistiċi. Is-sensiela ta' bibien li tiġi applikata jsejħulha "algoritmu kwantistiku". Il-kalkolu jintemm bil-kejl tal-istati kollha billi kull qubit jitwaqqa' f'wieħed miż-żewġ stati puri, u hekk ir-riżultat jista' jkun l-iżjed n bit klassiku ta' informazzjoni.

L-iżjed realizzazzjoni sempliċi tal-qubits għal kompjuter kwantistiku hi bl-użu ta' partiċelli b'żewġ stati ta' spin: "isfel" u "fuq" (is-soltu dawn jinkitbu |↓⟩ u |↑⟩, jew |0⟩ u |1⟩). Imma infatti kwalunkwe sistema li għandha kwantità osservabbli A, li hi konservata taħt l-evoluzzjoni tal-ħin u li hi hekk li A għandha mill-inqas żewġ awtovaluri diskreti wara xulxin li huma mbegħdin minn xulxin biżejjed, hi sistema adattata biex tkun realizzazzjoni ta' qubit. Dan hu hekk għax kull sistema bħal din nistgħu nassoċjawha ma' sistema effettiva ta' spin 1/2.

Bits kontra qubits
Kompjuter kwantistiku b'numru fiss ta' qubits hu differenti fundamentalment minn kompjuter klassiku magħmul mill-istess numru ta' bits klassiċi. Pereżempju biex nirrappreżentaw l-istat ta' sistema b' n qubits fuq kompjuter klassiku irridu naħżnu 2n koeffiċjenti komplessi.  Minkejja li dan il-fatt jista' jindika li l-qubits jistgħu jikkontienu informazzjoni li hi ikbar esponenzjalment mill-ekwivalenti klassiċi, irridu noqgħodu attenti li ma ninsewx li l-qubits huma f'superimpożizzjoni probabbilistika tal-istati kollha tagħhom biss. Dan ifisser li meta jitkejjel l-istat finali tal-qubits, dawn ħa nsibuhom f'waħda mill-konfigurazzjonijiet li kienu fihom qabel il-kejl biss. Barra minn hekk, inkunu qegħdin nagħmlu żball jekk il-qubits inqisuhom fi stat wieħed partikolari qabel il-kejl ladarba l-fatt li l-qubits ikunu f'superimpożizzjoni ta' stati qabel sar il-kejl għandu effett dirett fuq ir-riżultati possibbli.

 
Pereżemju: Ejjew inħarsu l-ewwel lejn kompjuter klassiku li juża reġistru ta' tliet bits. L-istat tal-kompjuter f'kull ħin hu distribuzzjoni probabbilistika fuq 23=8 sniesel differenti ta' tliet bits 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Fil-każ li l-kompjuter hu deterministiku, ikun f'wieħed minn dawn l-istati bi probabbiltà ta' 1. Imma jekk hu kompjuter probabbilistiku, jista' jkun f'kull "wieħed" minn numru ta' stati differenti. Nistgħu niddeskrivu dan l-istat probabbilistiku permezz ta' tmien numri mhux negattivi A,B,C,D,E,F,G,H (fejn A = probabbiltà li l-kompjuter hu fl-istat 000, B = probabbiltà li l-kompjuter hu fl-istat 001, eċċ.). Hemm ir-restrizzjoni li s-somma ta' dawn il-probabbilitajiet trid tkun 1.

Bl-istess mod l-istat ta' kompjuter kwantistiku ta' tliet qubits hu vettur ta' tmien dimensjonijiet  (a,b,c,d,e,f,g,h) li jissejjaħ "ket". Imma minflok li s-somma ta' dawn in-numri hi 1, is-somma tal-kwadrat tal-moduli tal-koeffiċjenti, |a|2 + |b|2  + ... + |h|2 trid tkun ugwali għal 1. Barra minn hekk, il-koeffiċjenti jistgħu ikollhom valuri komplessi. Billi il-kwadrat assolut ta' dawn il-koeffiċjenti b'valuri komplessi jiddenotaw l-ampjezzi tal-probabbiltà tal-istati mogħtija, il-fażi bejn kull żewġ koeffiċjenti (stati) tirrappreżenta parametru li għandu tifsira. Dan jippreżenta differenza fundamentali bejn il-komputazzjoni kwantistika u l-komputazzjoni klassika probabbilistika.

Jekk tkejjel it-tliet qubits, ir-riżultat ikun sensiela ta' tliet bits. Il-probabbiltà li l-kejl itik ċertu sensiela hi l-modulu kwadrat tal-koeffiċjent tas-sensiela (i.e., il-probabbiltà li r-riżulat ikun 000 = |a|2, il-probabbiltà li jkun  001 = |b|2, eċċ..). Mela, il-kejl ta' stat kwantistiku deskrit mill-koeffiċjenti komplessi (a,b,...,h) jirriżulta fid-distribuzzjoni probabbilistika klassika (|a|2, |b|2, ..., |h|2) u ngħidu li l-istat kwantistiku "jikkollassa" fi stat klassiku meta jitkejjel.

Ta' min jinnota li vettur bi tmien dimensjonijiet nistgħu nispeċifikawh b'ħafna modi differenti li jiddependu mill-bażi ti tkun għażilt għall-ispazju. Il-bażi ta' sniesel ta' bit (pereżempju 000, 001, ..., 111) hi magħrufa bħala l-bażi komputazzjonali. Il-bażijiet possibbli l-oħra huma vetturi ortogonali ta' tul ugwali għal 1 u l-awtovetturi tal-matriċi x ta' Pauli. In-notazzjoni Ket sikwit tintuża biex turi espliċitament l-għażla tal-bażi. Pereżempju l-istat (a,b,c,d,e,f,g,h) fil-bażi komputazzjonali jista' jinkiteb:

a|000⟩ + b|001⟩ + c|010⟩ + d|011⟩ + e|100⟩ + f|101⟩ + g|110⟩ + h|111⟩
u allura pereżempju |010⟩ = (0,0,1,0,0,0,0,0).

Il-bażi komputazzjonali ta' qubit wieħed (żewġ dimensjonijiet) hi |0⟩ = (1,0) u |1⟩ = (0,1).

Bl-użu tal-awtovetturi tal-operatur x ta' Pauli, qubit waħda tiġi |+⟩ = 2-1/2(1,1) u |-⟩ = 2-1/2(1,-1).

Operazzjonijiet
Waqt li stat klassiku ta' tliet bits u stat kwantistiku ta' tliet bits huma t-tnejn vetturi ta' tmien diminensjonijiet, dawn jiġu mmanipulati b'modi differenti għall-komputazzjoni klassika u kwantistika. Fiż-żewġ każi is-sistema trid tiġi mibdija, pereżempju fis-sensiela ta' żerijiet biss, |000⟩, li tikkorrispondi mal-vettur (1,0,0,0,0,0,0,0).  F'komputazzjoni randomizzata klassika, is-sistema tevolvi skont l-applikazzjoni tal-matriċi stokastiċi, li jikkonservaw il-proprjetà li s-somma tal-probabbilitajiet hi wieħed. F'komputazzjoni kwantistika min-naħa l-oħra, l-operazzjonijiet possibbli huma l-matriċi unitarji, li effettivament huma tidwir (li jikkonservaw il-proprjetà li s-somma tal-kwadrati hi wieħed). Għalhekk, la tidwira tista' tiġi annullata b'tidwira bil-kontra, il-komputazzjonijiet kwantistiċi huma reversibbli.  

Fl-aħħar meta jintemm l-algoritmu, irridu naqraw ir-riżultat. Fil-każ ta' kompjuter klassiku, nieħdu kampjun mid-distribuzzjoni probabbilistika fuq ir-reġistru ta' tliet bits biex niksbu sensiela ta' tliet bits waħda, ngħidu aħna 000. Fil-każ kwantistiku, inkejlu l-istat ta' tliet qubits, li hu bħalli kieku nikkollassaw l-istat kwantistiku għal distribuzzjoni klassika (fejn il-koeffiċjenti fl-istat klassiku huma l-moduli kwadrati tal-koeffiċjenti tal-istat kwantistiku, kif iddeskrivejna iżjed 'l fuq. Ninnotaw li dan jeqred l-istat kwantistiku li kien hemm oriġinalment. Ħafna algoritmi jagħtu riżultat korrett 
b'ċertu probabbiltà biss. Però il-probabbiltà li jkollna riżultat korrett nistgħu inżiduha billi nirrepetu kollox ħafna drabi.

Il-potenzjal
Jaħsbu li l-fattorizzazzjoni tal-interi mhux komputazzjonalment possibbli b'kompjuter ordinarju għal numri sħaħ kbar jekk ma jkunux il-prodott ta' ftit numri primi (pereżempju l-prodott ta' żewġ numri primi bi 300 ċifra). 
Min-naħa l-oħra, kompjuter kwantistiku jista' jsolvi din il-problema b'mod effiċjenti bl-użu tal-algoritmu ta' Shor biex isib il-fatturi tal-interi. B'din il-kapaċità kompjuter kwantistiku jkun jista' jiddekodifika ħafna mis-sistemi krittografiċi li nużaw illum, fis-sens li jkun hemm algoritmu li jsolvi l-problema fi żmien polinomjali (fin-numru ta' ċifri tan-numru interu).  
B'mod partikolari ħafna mill-kodiċi l-iżjed popolari b'krittografija asimmetrika, magħrufa wkoll bħala krittografija b'żewġ kwievet, huma bbażati fuq id-diffikultà tal-fattorizzazzjoni tan-numri sħaħ (jew il-problema assoċjata tal-problema tal-algoritmu diskret, li wkoll nistgħu insolvuha permezz tal-algoritmu ta' Shor). Dawn jintużaw biex jipproteġu paġni tal-web żġuri, emejls kodifikati, u tipi oħra ta' dati. Id-deċiframent ta' dawn il-kodiċi jkollhom konsegwenzi importanti għall-privatezza elettronika u s-sigurtà. 

Però, hemm algoritmi krittografiċi oħra li mid-dehra ma jistgħux jinħallu permezz ta' dawn l-algoritmi.  
Xi algoritmi asimmetriċi mhumiex ibbażati fuq problemi tal-fattorizzazzjoni tal-interi u l-logaritmu diskret li l-algoritmu ta' Shor japplika għalihom, bħall-krittosistema ta' McEliece li hi bbażata fuq problema fit-Teorija tal-kodiċi. Hu magħruf li l-krittosistemi li huma bbażati fuq ir-retikoli jistgħu jinħallu minn kompjuters kwantistiċi, u t-tfittxija għal algoritmu li jieħu żmien polinomjali għas-soluzzjoni tal-problema tal-sottogrupp diedrali moħbi, li, li kieku jinstab iħoll il-krittosistemi bbażati fuq ir-retikoli, hi problema miftuħa studjata ħafna. Ġie ppruvat li applikazzjoni tal-algoritmu ta' Grover biex tħoll algoritmu simmetriku b'metodu primittivi jieħu madwar 2n/2 invokazzjonijiet tal-algoritmu krittografu bażiku, waqt li fil-każ klassiku jieħu madwar 2n,  li jfisser li effettivament it-tulijiet ta' ċwievet simmetriċi jsiru nofs tal-każ klassiku. Il-Krittografija Kwantistika għandha l-potenzjal li jkollha l-istess funzjonijiet bħall-krittografija asimmetrika. 

Barra għall-fattorizzazzjoni u l-logaritmi diskreti, instabu xi logaritmi kwantistiċì li jgħaġġlu bosta problemi b'rata 'l fuq minn polinomjali iżjed mill-algoritmu klassiku, fosthom is-simulazzjoni ta' proċessi fiżiċi kwantistiċi mill-kimika u l-fiżika tal-istat solidu, l-approssimazzjoni tal-polinomjali ta' Jones u s-soluzzjoni tal-ekwazzjoni ta' Pell. M'hemmx prova li ma jistax jinsab algoritmu klassiku li għandu l-istess rata, għalkemm dan hu meqjus improbabbli. Għal xi problemi, il-kompjuters kwantistiċi jgħaġġluhom b'rata polinomjali. L-eżempju l-iżjed magħruf hu tat-tfittxija tal-ġabradata kwantistika, li tista' tiġi solvuta bl-algoritmu ta' Grover b'numru ta' domandi għall-ġabradati inqas kwadratikalment minn dak meħtieġ mill-algoritmi klassiċi. F'dan il-każ hemm prova ta' dan il-vantaġġ. Wara li nstabet din, instabu bosta eżempji ta' problemi ta' tfittxija li għalihom wieħed jista' jipprova li jistgħu jitgħaġġlu permezz ta' mezzi kwantistiċi. 

Ejja nħarsu lejn problema li għandha dawn l-erbga' propjetajiet:
Hemm mod wieħed biss biex insolvu din il-problema u dan billi naqtghu it-tweġibiet u niċċekkjawhom,
In-numru ta' tweġibiet huwa daqs in-numru ta' karattri,
Kull tweġiba possibli toħdilna l-istess żmien biex niċċekkjawha, u
M'għandniex ħjiel liema tista' tkun l-aħjar tweġiba: il-ġenerazzjoni każwali tal-possibiltajiet hi tajba daqs kieku niċċekkjawhom f'ordni speċjali.
Wieħed mill-eżempji ta' din hu l-problem tal-ħall tal-kelma tad-dħul billi nipprovaw naqtgħuha (waqt li nassumu li l-kelma tad-dħul għandha l-itwal tul possibbli). 

Għall-problemi b'dawn l-erba' proprejtajiet, iż-żmien li jieħu kompjuter kwantistiku biex isolvihom ħa jkun proporzjonali għar-radiċi kwadrat tan-numru ta' karattri. Dan jista' jkun taqsir kbir fi-żmien, f'ċerti problemi taqsir minn snin għal sekondi. Allura jista' jintuża għall-ċifrati simmettriċi bħal Triple DES u l-AES billi jipprova jaqta' iċ-ċavetta sigrieta.

L-algoritmu ta' Grover jista' jintuża wkoll biex jgħaġġel b'rata kwadratika, paragunat mal-metodu klassiku, it-tfittxija fil-każ ta' klassi ta' problemi magħrufa bħala NP-complete.

Billi l-kimika u nanoteknoloġija jiddependu milli wieħed jifhemm sewwa s-sistemi kwantistiċi, u sistemi bħal dawn ma jistgġux jiġu simulati b'mod effiċjenti b'mod klassiku, ħafna jemmnu li s-simulazzjoni kwantistika ħa tkun waħda mill-iżjed applikazzjonijiet importanti tal-komputazzjoni kwantistika.

Għad baqa' bosta intoppi tekniċi qabel ma jkun jista' jinbena kompjuter kwantistiku fuq skala kbira, u s'issa l-kompjuters kwantistiċi għadhom ma solvew l-ebda problem iżjed malajr minn kompjuter klassiku. David DiVincenzo, ta' IBM, għamel din il-lista ta' ħtiġijiet  għal kompjuter kwantistiku prattiku:
l-iskala tiegħu trid tkun tista' tinbidel biex jiżdiedu n-numru ta' qubits;
il-qubits iridu jkunu jistgħu jibdew minn valuri arbitrarji;
il-bibien kwantistiċ jridu jkunu jistgħu jinfetħu u jingħalqu fi żmien inqas miż-żmien tad-dekoerenza;
ikollu set universali ta' bibien;
il-qubits ikunu jistgħu jinqraw faċilment.

Dekoerenza Kwantistika

Waħda mill-ikbar sfidi fil-komputazzjoni kwantistika hi l-kontroll jew tneħħija tad-dekoerenza kwantistika. Dan is-soltu jfisser l-iżolazzjoni tas-sistema mill-ambjent tagħha bill l-interazzjonijiet mad-dinja barra jagħmlu s-sitema li dekoerenti. Dan l-effett mhux reversibbli, billi mhuwiex unitarju, u s-soltu hu ħaġa li għanha tiġi kkontrollata sewwa, jekk mhux evitata għal kollox. Iż-żmien tad-dekoerenza għal sistemi li jistgħu ikunu kandidati, b'mod partikolari iż-żmien tar-rilassament trasversali T2 (fit-teknoloġiji tal-NMR (Riżonanza Manjetika Nukleari) u MRI (Imaging bir-Riżonanza Nukleari)), tipikament għandhom firxa bejn nanosekondi u sekondi f'temperaturi baxxi.

Dawn il-problemi huma iżjed diffiċli fl-approċċi ottiċi billi fihom l-iskalai taż-żmien huma iqsar b'xi ordnijiet tal-kobor u l-metodu li jiġi kkwotat spiss biex dawn jiġi superati hu l-mudellar ottiku tal-impulsi. Ir-rati ta' żbalji tipikament huma proporzjonali għar-rapport bejn iż-żmien ta' operazzjoni u ż-żmien ta' dekoerenza, allura kull operazzjoni trid tiġi kompluta iżjed malajr miż-żmien tad-dekoerenza.

Jekk ir-rata tal-iżbalji tkun żgħira biżżejjed, jaħsbu li tista' ssir korrezzjoni tal-iżbalji kwantistiċi li tikkoreġi l-iżbalji kkawżati mid-dekoerenza, u hekk tippermetti iż-żmien totali tal-komputazzjoni jkun itwal miż-żmien tad-dekoerenza. Iċ-ċifra li jikkwotaw is-soltu għar-rata tal-iżbalji meħtieġa f'kull bieb hi ta' 10−4. Dan ifisser li kull bieb irid jagħmel l-operazzjoni fl-għaxart elef parti taż-żmien tad-dekoerenza. 

Hemm medda wiesgħa ta' sistemi li jistgħu jissodisfaw din il-kondizzjoni. Però l-użu tal-korrezzjoni tal-iżbalji ġġib magħha l-bżonn ta' żieda kbira fin-numru ta' qubits meħtieġa. In-numru meħtieġ għall-fattorizzazzjoni tal-interi bl-użu tal-algoritmu ta' Shor mhux iżjed minn polinomijali, u jaħsbu li hu bejn L u L2, fejn L hu n-numru ta' bits fin-numru li ħa jiġi fattorizzat: l-algoritmi tal-korrezzjoni tal-iżbalji jtellgħu din iċ-ċifra b'fattur ieħor ta' L. Għal numru ta' 1000 bit, dan ifisser li jkunu meħtieġa madwar 104 qubit mingħajr il-korrezzjoni tal-iżbalji. Bil-korrezzjoni tal-iżbalji, iċ-ċifra titla' sa madwar 107 qubit. Ninnotaw li ż-żmien tal-komputazzjoni hu madwar L2 jew madwar 107 pass u fuq 1 MHz, xi għaxar sekondi.

Żviluppi
Hemm numru ta' mudelli ta' komputazzjoni kwantistika li niddistingwuhom mill-elementi bażiċi li tinqasam fihom il-komputazzjoni. L-erba' mudelli ewlenin ta' importanza prattika huma:
 Is-sekwenza ta' bibien kwantistiċi (Il-komputazzjoni tinqasam f'sensiela ta' bibien kwantistiċi ta' ftit qubits)
 Il-kompjuter kwantistiku f'sens wieħed (il-komputazzjoni tinqasam f'sensiela ta' kejlijiet ta' qubit wieħed applikati għal stat inizjali mħabbel ħafna.)
 Il-kompjuter kwantistiku adiabatiku (il-komputazzjoni hi maqsuma f'trasformazzjoni bilmod kontinwa ta' Hamiltonjan inizjali f'Hamiltonjan finali li s-soluzzjoni hi fost l-istati fundamentali tiegħu)
 Il-kompjuter kwantistiku topoloġiku 
Il-Magna Kwantistika ta' Turing hi importanti teoretikament imma ħadd ma jipprova jimplementaha. Intwera li l-erba' mudelli ta' komputazzjoni huma ekwivalenti għal xulxin fis-sens li kull waħda tista' tissimula l-oħra b'żieda mhux iżjed minn polinomjali.

Għall-iskop ta' implementazzjoni fiżika ta' kompjuter kwantistiku, ħafna kandidati qegħdin jiġu studjati (li niddistingwuhom mis-sistema fiżika użata biex jiġu realizzati l-qubits), fosthom:

Kompjuters kwantistiċi bbażati fuq superkondutturi (fosthom kompjuters kwantistiċi bbażati fuq SQUID).
 (il-qubit hu implementat permezz ta' stat ta' ċirkuwiti superkonduttivi żgħar (ġunzjonijiet ta' Josephson).)
Kompjuter kwantistiku bil-joni ristretti (il-qubits jiġu implementati bl-istati interni tal-joni ristretti)
Retikoli ottiċi (il-qubits jiġu implementati bl-istati interni ta' atomi newtrali maqbudin ġo retikolu ottiku.)
Tikek kwantistiċi definiti elettrikament jew awto-mlaqqgħin (pereżempju il-kompjuter kwantistiku ta' Loss-DiVincenzo jew ) (qubit tikkorispondi mal-istati ta' spin ta' elettron maqbud ġo tikka kwantistika.)
Kompjuter kwantistiku semikonduttur ibbażat fuq tikek quantistiċi (il-qubit hu l-pożizzjoni tal-elettron f'tikka kwantistika doppja.)
Reżonanza manjetika nukleari (NMR) fl-istat likwidu fuq molekuli f'soluzzjoni (il-qubit jipprovduh l-ispins nukleari fil-molekula maħlula fis-sluzzjoni.) 
Reżonanza manjetika nukleari (NMR) fl-istat solidu, il-kompjuter kwantistiku ta' Kaney
(il-qubit hu realizzat mill-istat tal-ispin nukleari ta' donaturi (tal-elettroni) tal-fosfru fis-siliċju.) 
Kompjuters kwantistiċi bl-elettroni fuq l-elju (il-qubit hu l-ispin tal-elettron.) 
Elettrodinamika kwantistika f'kavità (CQED) (il-qubit jipprovduh l-istati interni tal-atomi maqbudin f'kavitajiet)
Kalamita molekolari
Kompjuter kwantistiku b'reżonanza paramanjetika elettronika bbażata fuq il-Fullereni (il-qubit hu bbażat fuq l-ispin elettroniku ta' atomi jew molekoli magħluqin fi struttura ta' fullereni.) 
Kompjuter kwantistiku bbażat fuq l-ottika kwantistika (il-qubits huma realizzati bi stati adattati ta' modi differenti tal-kamp elettromanjetiku, pereżempju)
Kompjuter kwantistiku bbażat fuq id-djamanti (il-qubit hu realizzat mill-ispin elettroniku jew nukleari ta' "ċentri Nitroġenu-Vojt")
Kompjuter kwantistiku bbażat fuq il-kondensat ta' Bose-Einstein (il-qubit hu realizzat mill-istat eletroniku intern ta' impuritajiet fil-fibri ottiċi.)

In-numru kbir ta' kandidati juri li s-suġġett, minkejja l-progress mgħaġġel li qiegħed isir, għadu fi tfulitu. Imma fl-istess ħin il-flessibbiltà hi immensa.

Fl-2001, xi riċerkaturi użaw l-algoritmu ta' Shor biex jiffattorizzaw in-numru 15 permezz ta' kompjuter bl-NMR ta' 7 qubits.

Fl-2005, xi riċerkaturi fl-Università ta' Michigan ħalqu chip semikonduttur li jaħdem bħal ion trap. Apparati bħal dawn, magħmulin b'tekniki standard tal-litografija, jistgħu jkunu l-mod kif jistgħu jsiru għodda skalabbli għall-komputazzjoni kwantistika. Fl-2006 saret verżjoni aħjar.

Fl-2009, xi riċerkaturi fl-Università ta' Yale rnexxielhom joħolqu l-ewwel proċessur rudimentali bl-istat solidu. Dan iċ-chip superkonduttur ta' żewġ qubits seta' jipproċessa algoritmi elementari. Kull wieħed mill-atomi artifiċjali (jew qubits) kien magħmul minn xi biljun atomu tal-aluminju li jaġġixxu bħala atomu wieħed li seta' jokkupa żewġ stati differenti ta' enerġija.

Tim ieħor, fl-Università ta' Bristol, ħolqu wkoll chip għall-komputazzjoni kwantistika ibbażat fuq is-siliċju, li jaħdem bl-ottika kwantistika. It-tim irnexxielu jipproċessa l-algoritmu ta' Shor fuq iċiż-chip.
Fl-2010 saru żviluppi oħra.

Fl-2011, tim ta' xjenzati mill-Awstralja u l-Ġappun għamlu skoperta fundamentali fit-teleportazzjoni kwantistika. Irnexxielhom jitrasferixxu sett kompless ta' data kwantistika b'integrità sħiħa fit-trażmissjoni. Il-qubits ġew distrutti f'post u rxuxtaw fl-istess ħin f'post ieħor mingħajr tibdil fis-soprapożizzjon.

Fl-2011, D-Wave Systems ħabbru l-ewwel kompjuter kwantistiku kommerċjali li jisfrutta r-rikottura kwantistika, D-Wave one. Il-kumpanija ssostni li s-sistema chipset kwantistiku ta' 128 quibit.  f'Mejju tal-2011 D-Wave ħabbru li l-Korporazzjoni Lockheed Martin ftehmu li jixtru s-sistema D-Wave one.  L-inġinieri ta' D-Wave jużaw sistema empirika fid-disinn taċ-chips kwantistiċi u aktarx jiffokaw fuq jekk iċ-chips jistgħux isolvu problemi partikolari milli jippruvaw jifhmu kompletament il-prinċipji kwantistiċi involuti. L-atitudni tagħhom għoġbot lill-investituri iżjed milli għoġbot lil xi kritiċi akkademiċi, li qalu li D-Wave kienu għadhom ma jwrewx biżżejjed li veru kienu ħolqu kompjuter kwantistiku. Din il-kritika ma baqgħetx hekk ħarxa wara li D-Wave ippubblikaw artiklu fir-rivista Nature fejn taw iżjed dettalji u għalhekk il-kritiċi ammettew li ċ-chips tal-kumpanija veru kellhom xi proprjrtajiet kwantistiċi meħtieġa għall-komputazzjoni kwantistika.

Matul l-istess sena, xi riċerkaturi fl-Università ta' Bristol ħolqu sistema ottika all-bulk li setgħet tipproċessa verżjoni iterattiva tal-algoritmu ta' Shor. Irnexxielhon jifattorizzaw in-numru 21.

F'Settembru tal-2011 xi riċerkaturi taw prova li jista' jinbena kompjuter kwantistiku bl-arkitettura ta' Von Neumann.

F'Novembru tal-2011 xi riċerkaturi ffattorizzaw in-numru 143 permezz ta' 4 qubits.

Fi Frar tal-2012, xjenzati tal-IBM qalu li għamlu xi skoperti fundamentali fil-komputazzjoni kwantistika u kienu "fil-punt li setgħu jibnu sistemi li jieħdu l-komputazzjoni għal-livel ġdid għal kollox."

F'April tal-2012 tim multinazzjonali mill-Università ta' Southern California]], l-Università Teknoloġika ta' Delft, l-Università għax-Xjenza u t-Teknoloġija tal-Istat ta' Iowa, u l-Università ta' California, Santa Barbara, bnew kompjuter kwantistiku ta' żewġ bits fuq kristall tad-djamanti mniġġeż b'xi tip ta' impurità, li jista' faċilment jitkabbar fil-qis u fil-funzjonalità fit-temperatura tal-ambjent. Bħala qubits intużaw iż-żewġ direzzjonijiet tal-ispin tal-elettron u dawk tal-kernels tan-Nitroġenu. Ġiet żviluppata sistema li ffurmat impuls ta' radjazzjoni ta' mikromewġ li dum għal ċertu ħin biex tipproteġi kontra d-dekoerenza. Permezz ta' dan il-kompjuter l-agoritmu ta' Grover għal erba' varjanti ta' tfittxija ġġenera r-riżultat korrett, mal-ewwel, f'95% mil-każi.

F'Settembru tal-2012, grupp ta' riċerkaturi Awstraljani fl-Università ta' New South Wales qalu li l-ewwel kompjuter kwantistiku fid-dinja ħa jinbena bejn 5 jew 10 snin oħra, wara li ħabbru skoperta importanti li tagħmel possibbli l-manufattura tal-blokki fundamentali tal-memorja. Tim riċerkatur immexxi minn inġinieri Awstraljani ħolqu l-ewwel "bit kwantistika" bbażata fuq atomu wieħed tas-siliċju, b'teknoloġija simili għal dik użata għall-blokki fundamentali tal-kompjuters tal-lum. 

F'Ottobru tal-2012, il-Premju Nobel ingħata lil David J. Wineland u Serge Haroche għax-xogħol fundamentali li għamlu biex nfihmu d-dinja kwantistika - xogħol li 'l quddiem jista' jagħmel possibbli l-Komputazzjoni Kwantistika.

F'Novembru tal-2012, tħabbret l-ewwel teleportazzjoni kwantistika minn oġġett makroskopiku għal ieħor.

Fi Frar tal-2013, tħabbret teknika ġdida ta' Kampjunatura tal-Bosoni minn żewġ gruppi li użaw fotoni f'retikolu ottiku li mhuwiex kompjuter kwantistiku universali imma tajjeb biżżejjed għal problemi prattiċi (Science, 15 ta' Frar, 2013)

F'Mejju tal-2013, Google Inc. ħabbar li ħa jiftaħ l-ewwel Laboratorju għall-Intelligenza Artifiċjali Kwantistika li ħa jkun fiċ-ċentru tar-riċerka ta. Nasa, Ames. Il-laboratorju ħa jkun fih kompjuter kwantistiku ta' 512 qubit min għand D-Wave Systems, u ħa jkunu mistiedna riċerkaturi minn madwar id-dinja biex jaħdmu fuqu għal xi żmien. L-għan ħa jkun l-istudju ta ' kif il-komputazzjoni kwantistika tista' tavvanza it-Tagħlim Awtomatiku

Bibljografija
Nielsen, Michael u Chuang, Isaac Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press 2000, ISBN 0-521-63503-9.

Noti

Referenzi

Ħoloq esterni
Stanford Encyclopedia of Philosophy: "Quantum Computing" ta' Amit Hagar.
Quantiki – Wiki u portal b'kontenut aċċessibbli għal kulħadd li għandu x'jaqsam mal-informatika kwantistika.

Informatika