Un ordinateur quantique est un dispositif qui exploite phénomènes mécaniques quantiques à exécuter des algorithmes. Parce que les ordinateurs quantiques ont fondamentalement différentes propriétés de calcul que les ordinateurs classiques, les données contenues dans les ordinateurs quantiques est considéré comme qubits plutôt que de bits. Dans les ordinateurs conventionnels donnés sont représentées par des rainures microscopiques sur un disque dur. Dans un ordinateur quantique, les données sont représentées par les propriétés quantiques d'une molécule ou d'un ensemble de molécules.
Au lieu d'effectuer des calculs en récupérant les données à partir d'un disque dur et de les traiter à l'aide d'un circuit intégré rempli de portes logiques, les données quantiques processus ordinateurs en bombardant la molécule contenant de l'information avec de courtes impulsions de rayonnement. Chaque cycle représente une opération de bombardement algorithmique sur les données contenues dans la molécule. Lorsque l'algorithme se termine, l'état quantique de la molécule est mesurée, un processus qui se polarise le résultat final. Cela est dû à la nature fondamentalement incertaine de la mécanique quantique.
Pour contourner cette difficulté, les algorithmes de calcul quantique sont exécuté plusieurs fois et la moyenne pondérée de la sortie tend asymptotiquement vers la bonne réponse. Parce que les phénomènes mécaniques quantiques sont intrinsèquement probabilistes plutôt que déterministe, une réponse bien définie sur le premier essai n'est pas possible.
Les ordinateurs quantiques possèdent certaines capacités des ordinateurs classiques manquent. L'informatique quantique permet la factorisation rapide d'un grand nombre (une menace explicite les techniques classiques cryptographiques), la simulation plus précise des phénomènes quantiques, et la recherche de base de données très efficace.
Pour tout espace de recherche de taille n nœuds, où chaque nœud représente une solution possible à un problème, il n'y a qu'une solution possible, et chaque nœud doit être vérifiée individuellement pour les propriétés qui correspondent à une solution correcte, l'informatique quantique offre une accélération fantastique. Dans les ordinateurs classiques, le temps de recherche moyen est la longueur du temps qu'il faut pour vérifier chaque nœud du nombre de nœuds (n) divisé par deux (il est probable que la solution sera trouvée à mi-chemin à travers la recherche). Dans les ordinateurs quantiques, le temps de recherche moyen est la longueur du temps qu'il faut pour vérifier chaque nœud du la racine carrée de n. Cela confère un énorme avantage qui ne devient plus impressionnant quand nous considérons des problèmes plus importants.
Il n'est pas encore possible de concevoir de toutes les applications de la maturité des ordinateurs quantiques. Le plus grand nombre de qubits jamais contenues dans un système informatique quantique est de 7. Comme la recherche informatique quantique se poursuit rapidement sur plusieurs millions de dollars dans le financement, il ne sera qu'une question de temps avant une percée critique se produit et des applications impressionnantes sont inventées.