Квантно рачунање

Главни модел квантног рачунања је по основној замисли исти као и код класичног рачунања: користе се логичке операције (логичке „капије“ (gates), тј., „кола“ (circuits)) због чега се каже да је у питању модел-кола (circuit model). Поређане одређеним редоследом, логичке операције остварују рачунање – једино што сви рачунари, свих врста, и могу да раде пратећи одређени алгоритам.

За разлику од постојећих, жељени квантни рачунари би користили реверзибилне логичке операције, такозване унитарне операције, засноване на законима квантне механике. Поређане одређеним редом, квантне логичке операције би остваривале одређени рачунски алгоритам. На крају сваког низа унитарних операција обавља се поступак мерења на одређеном квантном биту (кубиту), или на регистру кубитова. Процес квантног мерења није унитаран; резултат мерења је класична информација о објекту мерења.

Суштински је важно схватити да, у складу са законима квантне механике, резултат који представља (теоријски гледано) тачан резултат рачунања, се може добити само са неком вероватноћом. Зато је задатак сваког квантног алгоритма да обезбеди да се после мерења (као завршног чина рачунања) добије резултат који је:
1. Макар приближно тачан, и
2. Добијен са веома великом вероватноћом (приближном јединици).
Дакле, нити се захтева „апсолутно тачан“, нити једнозначан (детерминистички) резултат, већ само то да, са великом вероватноћом рачунар испостави врло приближно тачан резултат. То је основни задатак у дизајнирању свих квантних алгоритама. Типично, улазни подаци (почетна стања регистра, input) као и завршно мерење се тичу „ базиса израчунавања “ регистра.

Испоставља се да је, под овим захтевима, могуће формулисати поступак рачунања који ће имати особину универзалности (основни захтев и код класичних рачунара). Квантни рачунар може да обави све што може и класични рачунар. То је засновано Схемом 2 која уводи класично сличне описе пара кубита. Али, неке познате предности квантних рачунара потичу од квантне сплетености, израз (1), које нити има, нити је може бити у класичном физичком свету, па ни у свету класичних рачунара. У овом контексту, квантна сплетеност је посебан квантно-рачунски ресурс и основа многих корисних квантних алгоритама.

Истакнимо да је квантно рачунање, као и класично, алгоритамско. То има за последицу да оно што начелно не могу да обаве класични, начелно не могу да обаве ни квантни рачунари.