Máy tính lượng tử hoạt động như thế nào?

Máy tính lượng tử là một bộ xử lý cực kỳ mạnh mẽ, với khả năng hoạt động vượt xa máy tính truyền thống, có thể xử lý lượng dữ liệu khổng lồ trong thời gian rất ngắn.

Máy tính lượng tử khai thác các tính chất của vật chất siêu nhỏ gồm nguyên tử, photon và electron. Các vật chất này chịu sự chi phối của các quy luật đặc biệt dựa trên tính đối ngẫu, một vật có thể tiến đến nhiều trạng thái cùng lúc và cũng có thể chồng chập lên nhau.

Máy tính tiêu chuẩn không thể so sánh được với máy tính lượng tử, điều này gọi là ưu thế lượng tử.

Máy tính lượng tử hoạt động trên các bít lượng tử hay qubit chứ không hoạt động trên dữ liệu nhị phân 0 và 1 như máy tính truyền thống. Các bít lượng tử hay qubit, trạng thái của chúng có thể có nhiều giá trị 0 và 1, các giá trị này có thể chồng chập lên nhau theo vô số cách. Các qubit này tương tác với nhau và thực hiện song song nhiều phép tính, thậm chí theo dạng lũy thừa.

Thế giới lượng tử còn có một tính chất khó hiểu khác là vướng víu. Hai hạt có thể liên kết với nhau, bất kể chúng cách nhau bao xa. Cặp vướng víu này hoạt động như một thực thể duy nhất, nếu hạt này thay đổi đặc tính thì hạt kia cũng thay đổi ngay lập tức.

Tuy nhiên, công nghệ lượng tử này gặp phải một trở ngại vật lý là sự mất liên kết lượng tử: các đặc tính lượng tử mong manh biến mất khi tiếp xúc với thế giới bên ngoài.

Ví dụ, để duy trì trạng thái chồng chập của qubit, đòi hỏi các điều kiện gần đạt độ 0 tuyệt đối, hay -273,15 độ C.