Máy tính lượng tử (còn gọi là
siêu máy tính lượng tử) là một thiết bị tính toán sử dụng trực tiếp các hiệu ứng của
cơ học lượng tử như tính
chồng chập và
vướng víu lượng tử để thực hiện các
phép toán trên
dữ liệu đưa vào.
[1] Máy tính lượng tử có phần cứng khác hẳn với máy tính kỹ thuật số dựa trên
tranzitor. Trong khi máy tính kỹ thuật số đòi hỏi dữ liệu phải được mã hóa thành các chữ số nhị phân (
bit), mà mỗi số được gán cho một trong hai trạng thái (0 và 1), tính toán lượng tử sử dụng các
qubit (bit lượng tử) mà chúng có thể ở trong trạng thái chồng chập lượng tử. Một trong các mô hình lý thuyết về máy tính lượng tử là
máy Turing lượng tử hay còn gọi là máy tính lượng tử phổ dụng. Máy tính lượng tử có những đặc điểm lý thuyết chung với máy tính phi tất định (non-deterministic) và máy tính xác suất (probabilistic automaton computers), với khả năng có thể đồng thời ở trong nhiều trạng thái. Lĩnh vực máy tính lượng tử được
Yuri Manin nêu ra lần đầu tiên vào năm 1980
[2] và bởi
Richard Feynman năm 1982.
[3][4] Máy tính lượng tử sử dụng tính chất spin đại diện cho các bit lượng tử cũng được hình thành khi khái niệm
không thời gian lượng tử được đưa ra vào năm 1969.
[5]Tính đến năm 2014
[cập nhật] tính toán lượng tử vẫn ở giai đoạn sơ khai nhưng đã có nhiều thí nghiệm nhằm thực hiện các phép tính lượng tử trên một số nhỏ các qubit.
[6] Cả phương diện thực nghiệm và nghiên cứu lý thuyết đều đang được triển khai, và chính phủ cũng như quân đội nhiều nước đã hỗ trợ cho các hoạt động nghiên cứu máy tính lượng tử ở cả mục đích dân sự và an ninh, như phân tích
mã (cryptanalysis).
[7]Máy tính lượng tử quy mô lớn sẽ có khả năng giải được các vấn đề phức tạp một cách nhanh hơn bất kỳ một máy tính cổ điển sử dụng các
thuật toán tốt nhất hiện nay, như
thuật toán Shor để phân tích số tự nhiên thành tích các
số nguyên tố, hoặc mô phỏng hệ lượng tử nhiều hạt. Cũng có những
thuật toán lượng tử, như
thuật toán Simon, cho phép máy tính hoạt động nhanh hơn bất kỳ một máy tính dựa trên thuật toán xác suất cổ điển.
[8] Tuy nhiên, khi có đủ thời gian và tài nguyên, máy tính cổ điển có thể thực hiện bất kỳ một thuật toán lượng tử. Tính toán lượng tử không vi phạm
Luận đề Church–Turing.
[9]