The aim of this thesis was to explain what quantum computing is.
The information for the thesis was gathered from books, scientific publications, and news articles.
The analysis of the information revealed that quantum computing can be broken down to three areas: theories behind quantum computing explaining the structure of a quantum computer, known quantum algorithms, and the actual physical realizations of a quantum computer.
The thesis reveals that moving from classical memory bits to quantum bits obeying the laws of quantum mechanics allows more complicated operations to be performed. This leads to new algorithms that seem to outperform classical computing on some important problems.
Quantum computers can search for information and calculate mathematical Fourier transforms much faster than classical computers, which allows them to break modern encryption techniques.
The quantum mechanical nature of quantum bits also leads to new challenges. The quantum bits are very unstable and the complicated nature of quantum computing makes it very hard to figure out new quantum algorithms.
Only very small quantum computers, consisting of a few quantum bits, have been built. Theories about large quantum computers and quantum programming languages are being studied, but it is not known whether or not it is possible to build a large quantum computer. Quantum phenomena tend to stay on microscopic distances and there might be physical barriers that prevent large quantum computers from being built.Tämän opinnäytetyön tavoite oli selittää, mitä on kvanttilaskenta.
Informaatio työtä varten kerättiin kirjoista, tieteellisistä julkaisuista ja uutisartikkeleista.
Informaation analysointi osoitti, että kvanttilaskenta voidaan jakaa kolmeen osa-alueeseen: kvanttitietokoneen rakenteen selittäviin teorioihin, tunnettuihin kvanttialgoritmeihin ja varsinaisiin kvanttitietokoneen fysikaalisiin toteutuksiin.
Lopputyössä selviää, että siirtyminen klassisista muistibiteistä kvanttimekaniikkaa noudattaviin bitteihin, mahdollistaa monimutkaisempien operaatioiden suorittamisen. Niiden avulla voidaan muodostaa uusia algoritmeja, jotka näyttävät ratkaisevan eräitä tärkeitä ongelmia klassista laskentaa nopeammin.
Kvanttitietokoneet osaavat etsiä tietoa ja ratkaista matemaattisia Fourier muunnoksia selvästi nopeammin kun klassiset tietokoneet, minkä takia ne pystyvät murtamaan moderneja salausjärjestelmiä.
Kvanttibittien kvanttimekaaninen luonne johtaa myös uusiin ongelmiin. Kvanttibitit ovat hyvin epävakaita ja kvanttilaskennan monimutkainen luonne tekee uusien kvanttialgoritmien kehittämisen vaikeaksi.
Vain hyvin pieniä muutaman kvanttibitin kokoisia kvanttitietokoneita on rakennettu. Teorioita suurista kvanttitietokoneista ja kvanttiohjelmoinnista on kehitetty, mutta ei tiedetä, onko suurten kvanttitietokoneen rakentaminen mahdollista. Kvantti-ilmiöt tapaavat pysytellä mikroskooppisilla etäisyyksillä ja saattaa olla fysikaalisia esteitä, jotka estävät suurten kvanttitietokoneiden rakentamisen
