Un computer quantistico è una macchina, ancora ipotetica, che esegue calcoli basati sul comportamento delle particelle a livello subatomico. Un computer del genere sarà, se mai sviluppato, in grado di eseguire molti più milioni di istruzioni al secondo (MIPS) di qualsiasi computer precedente. Un tale progresso esponenziale nella capacità di elaborazione sarebbe dovuto al fatto che le unità di dati in un computer quantistico, a differenza di quelle in un computer binario, possono esistere in più di uno stato alla volta. In un certo senso, la macchina "pensa" diversi "pensieri" simultaneamente, ogni "pensiero" essendo indipendente dagli altri anche se sorgono tutti dallo stesso insieme di particelle.
Gli ingegneri hanno coniato il termine qubit (pronunciato KYEW-bit) per denotare l'unità di dati fondamentale in un computer quantistico. Un qubit è essenzialmente un bit (cifra binaria) che può assumere diversi o molti valori contemporaneamente. La teoria alla base di questo è bizzarra quanto la teoria della meccanica quantistica, in cui le singole particelle sembrano esistere in più posizioni. Un modo per pensare a come un qubit possa esistere in più stati è immaginarlo come avente due o più aspetti o dimensioni, ciascuno dei quali può essere alto (1 logico) o basso (0 logico). Quindi, se un qubit ha due aspetti, può avere quattro stati simultanei e indipendenti (00, 01, 10 e 11); se ha tre aspetti, ci sono otto stati possibili, da 000 binari a 111 e così via.
I computer quantistici potrebbero rivelarsi particolarmente utili nelle seguenti applicazioni:
- Rompere i cifrari
- analisi statistica
- Factoring di grandi numeri
- Risoluzione di problemi in fisica teorica
- Risoluzione di problemi di ottimizzazione in molte variabili
La principale difficoltà che hanno incontrato gli ingegneri di ricerca e sviluppo è il fatto che è estremamente difficile fare in modo che le particelle si comportino in modo corretto per un periodo di tempo significativo. Il minimo disturbo farà sì che la macchina smetta di funzionare in modo quantistico e ritorni alla modalità "pensiero singolo" come un computer convenzionale. Campi elettromagnetici vaganti, movimenti fisici o una piccola scarica elettrica possono interrompere il processo.