Myšlenka kvantového počítače

Někdy v 70. a 80. letech se však začaly objevovat první nápady, týkající se využití kvantové mechaniky v informatice. Dobrou zprávou bylo, že by se dala kvantová mechanika použít i se všemi svými pozitivními dopady. To znamená všemi zvláštními jevy, které jsou jí vlastní. Horší ale bylo, že úvahy o realizaci se v té době zdály vzdálené a težko uskutečnitelné. Na základech kvantové informatiky se tehdy podíleli především Charles Bennett, Paul Benioff, David Deutsch a Richard Feynman. Ti postupně definovali abstraktní rámec kvantové informatiky v podobě kvantového Turingova stroje, teorie o kvantové složitosti problémů a konkrétních návrhů funkčního modelu kvantového počítače. Už tehdy bylo zřejmé, že pokud by se jednou podařilo takový počítač postavit, znamenalo by to jistě zásadní průlom ve způsobu, jakým dnes počítače pracují. Prozkoumat možnosti kvantového paralelismu, nelokální povahy reality nebo vlastností přirozeně náhodných jevů představují nepochybně velká lákadla. Cesta k nim je však z několika hlavních důvodů obtížná: jednak je to cesta do opravdového mikrosvěta až k rozměrům velikostí atomů a částic - jistě si dokážeme představit, jaké obtíže musí manipulace s jednotlivými atomy působit; jednak je to výprava k nedeterminismu kvantově-mechanického světa, v němž nejsme (vždy) schopni předvídat následující události. A také je to problematická (až filozofická) otázka měření a dekoherence kvantového systému, tedy vlastností zapřičiňujících, že vidíme svět bez superpozic³ a jiných klasicky nevysvětlitelných jevů. Přes všechny možné těžkosti (pokud se nevynoří nová nepředvídaná technologická překážka nebo skrytá teoretická chyba) se již dnes dá s velkou nadějí říci, že kvantové počítače bude možné v budoucnosti zkonstruovat. Na otázku jak vzdálená je tato budoucnost by (kromě jiného) měla odpovědět následující práce, která si klade za cíl podat široký přehled problematiky kvantových počítačů a poukázat na jejich využití při řešení reálných problémů. Postupně se seznámíme s teoretickými základy kvantové mechaniky a jejich korespondencí s popisem kvantového počítače. Představíme základní teoretické principy, na kterých je kvantový počítač založen. Zmíníme se o algoritmech, které demonstrují potenciál kvantové informatiky. Budeme hovořit o opravě chyb, které kvantový výpočet nevyhnutelně provází. Na závěr se pokusíme nastínit, v jakém stádiu se nachází experimenty s realizací kvantových počítačů a jaké jsou jejich nejslibnější výsledky.