Саму идею квантового компьютера предложил еще Фейнман. В перспективе он должен стать достойной заменой нынешним вычислительным устройствам, так как потенциально во много раз более производителен. Необходимость в квантовом компьютере возникает тогда, когда мы пытаемся исследовать методами физики сложные многочастичные системы, подобные биологическим. И вот канадская компания D-Wave начала продавать устройства, где, как она утверждает, используется принцип квантового компьютера, и обещает двойное увеличение производительности каждый год.

Идея квантовых вычислений состоит в том, что квантовая система из L двухуровневых квантовых элементов (квантовых битов, кубитов) имеет 2 в степени L линейно независимых состояний. Это значит, что вследствие принципа квантовой суперпозиции, пространством состояний такого квантового регистра является 2L-мерное гильбертово пространство.

Операция в квантовых вычислениях соответствует повороту вектора состояния регистра в этом пространстве. Таким образом, квантовое вычислительное устройство размером L кубит фактически задействует одновременно 2 в степени L классических состояний.

Физическими системами, реализующими кубиты, могут быть любые объекты, имеющие два квантовых состояния: поляризационные состояния фотонов, электронные состояния изолированных атомов или ионов, спиновые состояния ядер атомов и др.

Пока же к оптимистическим заявлениям D-Wave многие ученые и инженеры относятся со скепсисом.

Видео — Explaining Computers.