يعتقد العديد من الباحثين أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستكمل تقنياتنا التقليدية بدلاً من أن تحل محلها.
أجهزة الكمبيوتر الكمومية وآلية استخدامها
يتوقع العلماء والمهندسون أن بعض المشكلات التي يستحيل حلها فعلياً على أجهزة الكمبيوتر التقليدية والكلاسيكية ستكون سهلة بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية، ومن المتوقع أيضاً أن تتحدى أجهزة الكمبيوتر الكمومية أساليب التشفير الحالية وأن تقدم إمكانيات جديدة للاتصال الخاص تماماً.
ستساعدنا أجهزة الكمبيوتر الكمومية في التعرف على أنظمة الكم الأخرى ونمذجتها ومعالجتها، وستعمل هذه القدرة على تحسين فهمنا للفيزياء وستؤثر على تصميم الأشياء على مستويات متعلقة بميكانيكا الكم، مثل رقائق الكمبيوتر وأجهزة الاتصال وتقنيات الطاقة والأدوات العلمية وأجهزة الاستشعار والساعات وغيرها.
مثلما كان يمكن للناس في الخمسينيات من القرن الماضي أن يتصوروا القليل فقط من استخدامات أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية والتقنيات ذات الصلة، فقد نتفاجأ نحن بالتطبيقات التي يمكن القيام بها باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
خصائص أجهزة الكمبيوتر الكمومية
تشترك أجهزة الكمبيوتر الكمومية في بعض الخصائص مع الخصائص الكلاسيكية للكمبيوتر الكلاسيكي، على سبيل المثال، يحتوي كلا النوعين من أجهزة الكمبيوتر عادةً على شرائح ودوائر وبوابات منطقية، ويتم توجيه عملياتهم بواسطة خوارزميات "وهي تعليمات متسلسلة"، ويستخدمون رمزاً ثنائياً من الآحاد والأصفار لتمثيل المعلومات.
يستخدم كلا النوعين من أجهزة الكمبيوتر كائنات مادية لتشفير تلك الآحاد والأصفار، في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية، تقوم هذه الكائنات بتشفير البت التي تحتوي رقمين في إحدى حالتين، على سبيل المثال، يكون التيار قيد التشغيل يعطي رقم 1 أو الإيقاف يعطي رقم 0.
الحواسيب الكمومية تمتلك قدرات غير معروفة سابقاً بالحواسيب التقليدية
لكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تستخدم البت الكمومي، أو الكيوبتات، التي تعالج المعلومات بشكل مختلف تماماً، وبينما تمثل البت الكلاسيكية دائماً إما واحد أو صفر، يمكن للكيوبت أن يكون في حالة تراكب واحد وصفر في وقت واحد.
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتشابك حالات الكيوبتات المتعددة، مما يعني أنها مرتبطة بميكانيك الكم ببعضها البعض، ويمنح التراكب والتشابك أجهزة الكمبيوتر الكمومية قدرات غير معروفة سابقاً للحوسبة الكلاسيكية.
يمكن تصنيع الكيوبتات عن طريق معالجة الذرات، والذرات المشحونة كهربائياً والتي تسمى الأيونات، أو باستخدام الإلكترونات، أو عن طريق الهندسة النانوية لما يسمى بالذرات الاصطناعية، مثل دوائر الكيوبت فائقة التوصيل، باستخدام طريقة طباعة تسمى الطباعة الحجرية.
