اطلاعات کوانتومی/چکیده
| ' | چکیده | مقدمه |
طی پنجاه سال گذشته اجزای داخلی کامپیوترها به طور متوسط هر دو سال یکبار دو برابر کوچکتر شده‌اند و این در حالی است که به موازات کوچکی اندازه، از نظر سرعت، دو برابر شده‌اند. مدارهای امروزی از ترانزیستورها و سیمهایی درست شده‌اند که قطر آنها به یک صدم قطر موی انسان می‌رسد و به علت همین پیشرفت‌های اعجاب آور است که ماشینهای امروزی میلیونها برابر قویتر از پیشینیان خود هستند. اما این پیشرفت‌ها سرانجام روزی متوقف می‌شوند و تکنولوژی مدارهای مجتمع (IC) به حد نهایی خود می‌رسند.
فنون پیشرفته لیتوگرافی قادر است اجزای صد برابر کوچکتر از اجزای فعلی، ایجاد کند. اما در این مقیاس (جایی که در آن حجم ماده بصورت مجموعه‌ای از اتم‌های منفرد می‌باشد) کارایی مدارهای مجتمع با اشکال مواجه می‌شود. با ده مرتبه کاهش دیگر در ابعاد ذرات خواص اصلی خود را ظاهر می‌کنند و یک اشتباه بسیار کوچک باعث خراب شدن IC می‌شود؛ بنابراین در آینده اگر کامپیوترها باز هم کوچکتر از این شوند. در آن صورت باید تکنولوژی جدیدی را جایگزین فن آوری فعلی کرد و تغییرات اساسی در ساخت و طراحی کامپیوترها داد.
چند دهه قبل، پیشروانی نظیر لندر و چارلز از مرکز پژوهش توماس ج. واتسون پژوهش درباره فیزیک مدارهای پردازشگر اطلاعات را آغاز کرده و پرسشهایی از این قبیل را در مورد کوچکتر شدن آنها مطرح کردند: اجزای مدارها تا چه اندازه می‌توانند کوچک شوند؟ ، جه مقدار انرژی باید مصرف این کار شود. از آنجا که کامپیوترها ابزاری فیزیکی هستند، لذا عملکردهای اصلی آنها نیز بوسیله قوانین فیزیک توضیح داده می‌شود. مطابق با اصول فیزیکی، اگر اجزای مدارهای کامپیوتر خیلی کوچک شوند، باید عملکرد آنها را با مکانیک کوانتوم تشریح کرد. در اوایل دهه ۱۹۸۰ پاول بنی اف نشان داد که کامپیوتر از نظر اصولی می‌تواند براساس مکانیک کوانتومی کار کند. اندکی بعد دیوید دویچ از دانشگاه آکسفورد و دیگر دانشمندان نمونه سازی از کامپیوترهای کوانتومی شروع کردند و نشان دادند چگونه ممکن است این کامپیوترها متفاوت از کامپیوترهای کلاسیک عمل کنند. آنها بویژه از این مساله شگفت زده شده بودند که آیا ممکن است پدیده‌های مکانیک کوانتوم محاسبات را به صورت اعجاب آوری سریعتر کند؟
این یک آغاز وشروع تحقیقات راجع به کامپیوترهای کوانتمی بود. دانشمندان بسیاری تحقیقات خود را درباره ساختارهای کوانتمی مواد، احتمالات کوانتمی، بیت‌های کوانتمی و الگوریتم‌های کوانتمی برای حل مسائلی که توسط کامپیوترهای کلاسیک بسیار مششکل می‌نمود آغاز کردند. شایان ذکر است که این مبحث بسیار جوان است و چندین دهه بیشتر از عمر آن نمی‌گذرد. بسیاری از تحقیقات در رابطه با کامپیوترهای کوانتمی بسیار جوان و بیشتر به صورت نظری می‌باشند و نظریه کامپیوترهای کوانتمی همچنان راهی طولانی در پیش دارد. در این مقاله ابتدا به بررسی برخی مفاهیم تئوری درباره کامپیوترهای کوانتمی می‌پردازیم و سپس در رابطه با ساخت عملی آن بحث خواهیم کرد.