Qubit je kvantová analogie klasického bitu. Zatímco klasický bit může existovat pouze v jednom ze dvou stavů (buď 0, nebo 1), qubit může díky unikátním vlastnostem částic reprezentovat oba stavy zároveň a být vzájemně propojen s dalšími qubity.

To, co dělá qubit výjimečným, jsou tři principy kvantové fyziky:

Klasický bit je jako mince položená na stole – je buď panna (1), nebo orel (0). Qubit je jako mince, která se právě točí na stole. Dokud ji nezastavíme (nezměříme), je v určitém smyslu v obou stavech současně.

• Důsledek: Kvantový počítač s $n$ qubity může teoreticky pracovat s $2^n$ stavy najednou.

Jev, který Albert Einstein nazval „strašidelným působením na dálku“. Dva qubity mohou být propojeny tak, že stav jednoho okamžitě ovlivňuje stav druhého, i kdyby byly na opačných koncích vesmíru.

• Důsledek: Tato provázanost umožňuje kvantovým počítačům řešit komplexní problémy mnohem rychleji než nejvýkonnější superpočítače světa.

Kvantové algoritmy využívají interferenci k tomu, aby zesílily pravděpodobnost správného výsledku a potlačily ty nesprávné, podobně jako se zvukové vlny mohou vzájemně vyrušit nebo posílit.

Vytvořit stabilní qubit je technologicky extrémně náročné. V současnosti se experimentuje s několika přístupy:

• Supravodivé smyčky: Využívají elektrický proud v extrémně podchlazených obvodech (používá např. Google nebo IBM).
• Uvězněné ionty: Využívají jednotlivé atomy zachycené v elektromagnetickém poli.
• Fotonika: Využívá jednotlivé částice světla (fotony).

Qubity jsou neuvěřitelně citlivé na okolní prostředí (teplo, elektromagnetické záření, vibrace).

• Kvantová dekherence: Pokud se qubit „dotkne“ okolního světa, ztratí svou superpozici a stane se z něj obyčejný bit. To vede k chybám ve výpočtech.
• Chlazení: Většina kvantových procesorů musí pracovat při teplotách blízkých absolutní nule (cca $-273$ °C), což je teplota nižší než v hlubokém vesmíru.

Kvantové počítače nenahradí vaše PC doma, ale vyřeší úlohy, které jsou dnes neřešitelné:

• Kryptografie: Schopnost rozbít současné šifrování RSA během sekund.
• Medicína: Simulace molekul pro vývoj léků na míru.
• Optimalizace: Řešení logistických problémů nebo předpověď počasí s extrémní přesností.

Související pojmy: Bit, Binary, Quantum Computing, Superposition, Entanglement, RSA, Cryogenics.