Za jedněmi dveřmi se skrývá hvězda. Zkuste ji najít jako klasický počítač. A potom jako kvantový.
| Klasický počítač | Kvantový počítač | |
|---|---|---|
| Drží | jednu možnost | všechny možnosti naráz |
| Počítá | krok za krokem | špatné odpovědi vyruší |
| Výsledek | lze přečíst kdykoli | lze přečíst jen jednou |
| Hodí se | na všechno | jen na některé úlohy |
| Pracuje | kdekoli | v izolaci při −273 °C |
Čtvery dveře jsou čtyři možné odpovědi, hvězda je ta správná. Kvantový počítač je zapíše do dvou qubitů. Qubit může být nula, jednička, nebo jejich kombinace zároveň, takže dva qubity drží všechny čtyři možnosti 00, 01, 10 a 11 najednou.
Vlny nad dveřmi představují takzvané amplitudy, tedy čísla, která počítač nese pro každou možnost. Na rozdíl od pravděpodobností můžou být záporné, a proto se umějí navzájem vyrušit. Šanci, že pohled otevře dané dveře, určuje velikost amplitudy, ne její znaménko. Obrácená vlna proto sama nic neprozradí. Teprve druhá vlna, která amplitudy překlopí kolem jejich průměru, správnou zesílí a ostatní vynuluje.
Ukázka odpovídá Groverovu vyhledávacímu algoritmu. Jedno kolo jsou obě vlny. U čtyř možností stačí jedno kolo a výsledek je jistý. Pro N možností je potřeba zhruba π/4 · √N kol, u milionu asi 785. Klasický počítač musí v průměru projít polovinu.
Měření vrátí vždy jen jednu odpověď a superpozice přitom zanikne. Stejně tak ji ruší i teplo nebo otřesy, proto supravodivé kvantové čipy pracují kolem 0,01 kelvinu, tedy zhruba při −273 °C. Takhle chlazený je i první český kvantový počítač VLQ v Ostravě s 24 qubity.
Zdroje: IBM Quantum Learning (Groverův algoritmus); Scott Aaronson, Quanta Magazine (2021); IT4Innovations (VLQ).