Tietokoneen komponenttien koko on pienentynyt vuosi vuodelta. Laitteista on tullut samalla yhä tehokkaampia. Kun komponenttien kokoluokka on muutamia atomeja, saavutetaan nykytekniikan rajat komponenttien pienenemisessä. Kvanttitietokone voi kasvattaa laskentakapasiteettia moninkertaisesti verrattuna perinteisiin tietokoneisiin. Nykyisessä tietokoneessa tieto välitetään bitteinä. Bitti voi olla joko 1 tai 0, jolloin bittien muodostama nollien ja ykkösten jono on käsiteltävä informaatio. Kvanttitietokoneessa käytetään bittien sijasta kubitteja. Kubittina voisi toimia niin atomi kuin elektronikin. Kvanttimekaanisena oliona kubitti voi saada arvot 1 ja 0 yhtä aikaa, mikä lisää yhden kubitin laskentakapasiteettia bittiin nähden.

Kvanttitietokoneen ei ole tarkoitus korvata perinteistä tietokonetta, eikä se ole perinteistä tietokonetta nopeampi yksinkertaisten operaatioiden suorittamisessa, vaan kvanttitietokoneen hyödyt tulevat esiin monimutkaisissa laskentaoperaatioissa, joille onnistutaan kehittämään sopivia kvanttimekaniikkaa hyödyntäviä laskenta-algoritmeja. Tällaisia voisivat olla esim. molekyylitason simulaatiot, ilmastonmuutokseen liittyvät laskennat tai tietoturva-asiat.

Video: How Does a Quantum Computer Work? (Veritasium)

Kvanttitietokoneiden tutkimus on vielä alkuvaiheessa ja toistaiseksi rakennetut laitteet ovat pitkälti prototyyppejä. Yksi haaste on, että kvanttitietokoneiden tulee olla lähellä absoluuttisen nollapisteen lämpötilaa toimiakseen. Ongelmista huolimatta kvanttitietokoneiden kehityksen päässä siintävät mahdollisuudet houkuttelevat tutkijoita. Myös Aalto-yliopistossa tehdään tästä aiheesta kärkitutkimusta.

Ajankohtaista Aallossa kvanttitietokoneista (Aalto-yliopisto)