Mi a kvantumszámítógép, qubit, összefonódás?

Mi az a kvantumszámítógép?

Tegyük fel, hogy van egy nagy kirakós játékod (puzzle). Ha szeretnéd kirakni, akkor egyszerre csak egy kirakós darabot tudsz felvenni, és annak az egy darabnak próbálod meg megtalálni a helyét. Képzeld el, hogy van egy speciális robotod, amely egyszerre több millió kirakós darabkát tud megvizsgálni és kitalálni, hogy melyik puzzle darab hova való. A kvantumszámítógép olyan, mint ez a különleges robot.  A hagyományos számítógépek olyanok, mintha csak kézzel választanánk ki egy-egy darabot.

Jól működnek, de sok időt igényelhet az igazán nehéz problémák megoldása. A kvantumszámítógépek apró darabokat, úgynevezett "qubiteket" használnak, amelyek egyszerre több dologra is képesek. Így sokkal gyorsabban megoldanak bizonyos problémákat, mint a hagyományos számítógépek.

Mi az a Qubit?

Tegyük fel, hogy otthon van egy kis asztali lámpád. Ha a rajta lévő kapcsoló ki van kapcsolva, a lámpa sötét, ha pedig be van kapcsolva, akkor a fény erős. A számítógépek világában a normál bitek olyanok, mint a lámpakapcsolók - lehetnek kikapcsolva (0) vagy bekapcsolva (1). (ez a bináris rendszer a hagyományos számítástechnika alapja)  A qubit olyan, mint egy varázsfénykapcsoló, amely egyszerre tud ki- és bekapcsolt állapotban lenni.

Ez olyan, mintha egy olyan fényt kaphatna, amely egyszerre sötét és világos is egyben. Ez a különleges képesség segíti a szuperszámítógépeket az igazán trükkös problémák sokkal gyorsabb megoldásában, mint a hagyományos számítógépek esetén, mert egyszerre több lehetőséget is kipróbálhatnak. (ezt hívják szuperpozíciónak)

Mi az az összefonódás? (entanglement)

Tegyük fel, hogy van két különleges érménk. Ha feldobjuk őket, akkor "fej" vagy "írás" jöhet ki eredménynek. A mi érméink azonban azért különlegesek, mert úgy kapcsolódnak egymáshoz, hogy ha az egyik érme fejre esik, a másik érme írásra esik teljesen függetlenül attól, hogy fizikailag milyen messze vannak egymástól. Tehát, ha feldobsz egy érmét a konyhában és azon "írás" található, akkor azonnal tudni fogod, hogy a nappaliban leesett másik érme "fej" lesz. Ezt a kapcsolatot a kvantumszámítástechnikában "összefonódásnak" nevezik.