Kvant hisoblash g‘oyasi shundan iboratki, L ta ikki sathli kvant elementidan (kvant bitlari, ya’ni kubitlardan) tashkil topgan kvant tizimida 2^L ta chiziqli mustaqil holat mavjud. Shuning uchun kvant superpozitsiyasi tamoyiliga ko‘ra, bunday kvant registrining holatlar fazosi 2^L o‘lchamli Hilbert fazosidir. Kvant hisoblashdagi amal registr holati vektorining shu fazoda burilishiga mos keladi. Shunday qilib, L kubitli kvant hisoblash qurilmasi amalda bir vaqtning o‘zida 2^L ta klassik holatdan foydalanadi.

Kubitlarni amalga oshiruvchi fizik tizimlar ikki kvant holatiga ega bo‘lgan har qanday obyekt bo‘lishi mumkin: fotonlarning qutblanish holatlari, alohida atomlarning elektron holatlari yoki ionlarning, spin holatlari va hokazo.

Oddiy bit faqat quyidagi holatlardan bittasida bo‘lishi mumkin: ${\displaystyle |0⟩}$ yoki ${\displaystyle |1⟩}$. Kubit deb ataladigan kvant bit esa ${\displaystyle |\psi ⟩=a|0⟩+b|1⟩}$ holatda bo‘ladi. Bunda |a|² va |b|² — ushbu holat o‘lchanganda mos ravishda 0 yoki 1 natija chiqish ehtimolliklaridir; ${\displaystyle a,b\in ℂ}$; |a|² + |b|² = 1. O‘lchashdan so‘ng kubit darhol klassik natijaga mos keluvchi bazis kvant holatiga o‘tadi.

Misol:

Kubit quyidagi kvant holatida bo‘lsin: ${\displaystyle \frac{4}{5}|0⟩-\frac{3}{5}|1⟩}$

Bu holda o‘lchashda quyidagini olish ehtimoli

0	tashkil etadi	(4/5)² = 16/25	= 0,64,
1	tashkil etadi	(−3/5)² = 9/25	= 0,36.

Bu holatda o‘lchash natijasida 0 qiymatini 0,64 ehtimollik bilan oldik.

O‘lchash natijasida kubit yangi ${\displaystyle |0⟩}$ kvant holatiga o‘tadi. Ya’ni keyingi o‘lchashda ushbu kubitdan 0 qiymatini birga teng ehtimollik bilan olamiz (bunda odatiy holda unitar amal ayniy deb faraz qilinadi; amaldagi tizimlarda bunday bo‘lavermaydi).

Kvant mexanikasidan misol: foton ${\displaystyle |\psi ⟩}$ ikki xil qutblanishning superpozitsiya holatida bo‘ladi. Bu holat ikki o‘lchovli tekislikdagi vektor bo‘lib, koordinata tizimini o‘zaro perpendikulyar ikkita o‘q sifatida tasavvur etish mumkin. Bunda ${\displaystyle a}$ va ${\displaystyle b}$ — ${\displaystyle |\psi ⟩}$ ning ushbu o‘qlardagi proyeksiyalaridir; o‘lchash foton holatini butunlay ${\displaystyle |0⟩}$ yoki ${\displaystyle |1⟩}$ holatlardan biriga keltiradi. Bunda kollaps ehtimoli tegishli proyeksiya kvadratiga teng bo‘ladi. To‘liq ehtimollik esa Pifagor teoremasi bo‘yicha topiladi. Ikki kubitli tizimga o‘tganda ularning har birini o‘lchash 0 yoki 1 natijani berishi mumkin. Shuning uchun tizimda 4 ta klassik holat mavjud: 00, 01, 10 va 11. Ularga mos bazis kvant holatlari quyidagicha: ${\displaystyle |00⟩,|01⟩,|10⟩,|11⟩}$. Nihoyat, tizimning umumiy kvant holati quyidagi ko‘rinishga ega: ${\displaystyle |\mathrm{\Psi }⟩=a|00⟩+b|01⟩+c|10⟩+d|11⟩}$. Endi |a|² — 00 ni o‘lchash ehtimoli, va hokazo. Ta’kidlash kerakki, |a|² + |b|² + |c|² + |d|² = 1 — bu to‘liq ehtimollikdir.

Agar ${\displaystyle |\mathrm{\Psi }⟩}$ holatidagi kvant tizimining faqat birinchi kubiti o‘lchansa, quyidagi natijalar olinadi:

• quyidagi ehtimollik bilan ${\displaystyle p_0=|a{|}^2+|b{|}^2}$ birinchi kubit ${\displaystyle |0⟩}$ holatiga o‘tadi, ikkinchi kubitning holati esa ${\displaystyle \frac{1}{\sqrt{|a{|}^2+|b{|}^2}}(a|0⟩+b|1⟩)}$,
• quyidagi ehtimollik bilan ${\displaystyle p_1=|c{|}^2+|d{|}^2}$ birinchi kubit ${\displaystyle |1⟩}$ holatiga o‘tadi, ikkinchi kubitning holati esa ${\displaystyle \frac{1}{\sqrt{|c{|}^2+|d{|}^2}}(c|0⟩+d|1⟩)}$.

Birinchi holatda o‘lchash natijasi ${\displaystyle |{\mathrm{\Psi }}_0⟩=|0⟩\otimes \frac{1}{\sqrt{|a{|}^2+|b{|}^2}}(a|0⟩+b|1⟩)}$, ikkinchi holatda esa ${\displaystyle |{\mathrm{\Psi }}_1⟩=|1⟩\otimes \frac{1}{\sqrt{|c{|}^2+|d{|}^2}}(c|0⟩+d|1⟩)}$.

bo‘ladi. Bunday o‘lchash natijasini Hilbert fazosidagi holatlar vektori sifatida yozib bo‘lmaydi. Birinchi kubitda qanday natija chiqishini bilmasligimiz ham ishtirok etadigan bunday holat aralash holat deb ataladi. Bizning holatda bu aralash holat boshlang‘ich ${\displaystyle |\mathrm{\Psi }⟩}$ holatning ikkinchi kubitga proyeksiyasi deb ataladi va zichlik matritsasi ko‘rinishida yoziladi: ${\displaystyle {\rho }_2=p_0{\rho }_{{\mathrm{\Psi }}_0}+p_1{\rho }_{{\mathrm{\Psi }}_1}}$. Bu yerda ${\displaystyle |\psi ⟩}$ holatning zichlik matritsasi quyidagicha aniqlanadi: ${\displaystyle |\psi ⟩⟨\psi |}$.

Umumiy holda L kubitli tizimda 2^L ta klassik holat mavjud (00000… (L ta nol), …00001 (L ta raqam), …, 11111… (L ta bir)). Ulardan har biri 0 dan 1 gacha ehtimollik bilan o‘lchanishi mumkin.

Shunday qilib, kubitlar guruhiga qo‘llangan bitta amal guruhning barcha ehtimoliy qiymatlari ustida bir vaqtning o‘zida hisoblanadi. Klassik bitlar guruhida esa faqat bitta joriy qiymatdan foydalanish mumkin. Hisoblashning misli ko‘rilmagan parallelligi shundan kelib chiqadi.

Kvant kompyuterida hisoblashning soddalashtirilgan sxemasi quyidagicha: kubitlar tizimi olinadi va unda boshlang‘ich holat yoziladi. Keyin tizim yoki uning quyi tizimlari holati turli unitar o‘zgartirishlar orqali o‘zgartiriladi; ular muayyan mantiqiy amallarni bajaradi. Oxirida qiymat o‘lchanadi va bu kompyuterning ish natijasi bo‘ladi. Klassik kompyuterning simlari vazifasini kubitlar, mantiqiy bloklari vazifasini esa unitar o‘zgartirishlar bajaradi. Kvant protsessori va kvant mantiqiy ventillarining bunday konsepsiyasini 1989-yilda Devid Doych taklif qilgan. Shuningdek, Devid Doych 1995-yilda istalgan kvant hisoblashni bajarish imkonini beruvchi universal mantiqiy blokni topgan.

Ma’lum bo‘lishicha, istalgan hisoblashni qurish uchun ikkita asosiy amal yetarli. Kvant tizimi natijasi faqat ma’lum ehtimollik bilan to‘g‘ri bo‘ladi. Ammo algoritmdagi amallar sonini biroz oshirish orqali to‘g‘ri natija olish ehtimolini istalgan darajada birga yaqinlashtirish mumkin.

Asosiy kvant amallari yordamida oddiy kompyuterlar tuzilgan mantiqiy elementlar ishini modellashtirish mumkin. Shu sababli hozir yechilayotgan har qanday masalani istalgan kvant kompyuter ham deyarli shuncha vaqt ichida yecha oladi.

Zamonaviy elektron hisoblash mashinalarining aksariyati shunday sxemada ishlaydi: n ta xotira biti holatni saqlaydi va har bir takt davomida protsessor tomonidan o‘zgartiriladi. Kvant tizimida esa n ta kubit barcha bazis holatlar superpozitsiyasida bo‘ladi, shuning uchun tizimdagi o‘zgarish bir vaqtning o‘zida barcha 2ⁿ bazis holatlarga ta’sir qiladi. Nazariy jihatdan yangi sxema klassik sxemaga qaraganda ancha (eksponensial marta) tez ishlashi mumkin. Amalda esa, masalan, ma’lumotlar bazasidan qidirishga mo‘ljallangan kvant Grover algoritmi klassik algoritmlarga nisbatan kvadratik tezlashuvni ko‘rsatadi.

Asosiy kvant algoritmlari:

• Grover algoritmi: ${\displaystyle f(x)=1,0⩽x<N}$ tenglamaning yechimini quyidagi vaqt ichida topish imkonini beradi: ${\displaystyle O(\sqrt{N})}$;
• Shor algoritmi: natural n sonni tub ko‘paytuvchilarga polinomial log n ga bog‘liq vaqt ichida ajratish imkonini beradi;
• Zalka — Vizner algoritmi kvant tizimining ${\displaystyle n}$ ta zarrachadan iborat unitar evolyutsiyasini ${\displaystyle O(n)}$ kubitdan foydalanib, deyarli chiziqli vaqt ichida modellashtirish imkonini beradi;
• Doych — Yoja algoritmi birgina hisoblashda quyidagini aniqlash imkonini beradi: ikkilik o‘zgaruvchili f(n) funksiyasi o‘zgarmasmi (f₁(n) = 0, f₂(n) = 1, n) yoki «muvozanatlashgan»mi (f₃(0) = 0, f₃(1) = 1; f₄(0) = 1, f₄(1) = 0);
• Saymon algoritmi^[ingl.] «qora quti» masalasini har qanday klassik algoritmdan, jumladan ehtimollik algoritmlaridan ham eksponensial darajada tezroq yechadi.

Har qanday algoritm uchun ham «kvant tezlashuvi»ga erishib bo‘lmasligi ko‘rsatilgan. Qolaversa, ixtiyoriy klassik algoritmni kvant usulida tezlashtirish imkoniyati juda kam uchraydi.

Istalgan kvant amalini mantiqiy ventil — «boshqariladigan inkor» (CNOT) va bitta kubit holatini burish orqali amalga oshirish mumkin.

Bitta kubitni ikki chuqurchali potensialdagi elektron sifatida tasavvur qilish mumkin. Bunda ${\displaystyle |0⟩}$ uning chap chuqurchada, ${\displaystyle |1⟩}$ esa o‘ng chuqurchada joylashganini bildiradi. Bu zaryad holatlariga asoslangan kubit deb ataladi. Bunday elektronning umumiy kvant holati: ${\displaystyle |\mathrm{\Psi }⟩={\lambda }_0|0⟩+{\lambda }_1|1⟩}$. Uning vaqtga bog‘liqligi ${\displaystyle {\lambda }_0,{\lambda }_1}$ amplitudalarning vaqtga bog‘liqligi bo‘lib, u quyidagi Shryodinger tenglamasi orqali ifodalanadi: ${\displaystyle i\hslash \frac{\partial }{\partial t}\mathrm{\Psi }=H\mathrm{\Psi }}$. Bu yerda Gamiltonian ${\displaystyle H}$, chuqurchalar bir xil ko‘rinishga ega ekanligi va ermitlik xossasiga ko‘ra, quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi: ${\displaystyle \left(\begin{array}{cc}a& -a\\ -a& a\end{array}\right)}$, bu yerda ${\displaystyle a}$ — biror doimiy kattalik. Shunday qilib, ${\displaystyle |\tilde{0}⟩=\frac{1}{\sqrt{2}}(|0⟩+|1⟩)}$ vektor ushbu Gamiltonianning 0 xos qiymatli xos vektoridir (asosiy holat deb ataladi), ${\displaystyle |\tilde{1}⟩=\frac{1}{\sqrt{2}}(|0⟩-|1⟩)}$ esa ${\displaystyle 2a}$ xos qiymatli xos vektor (birinchi qo‘zg‘algan holat) hisoblanadi. Bu yerda boshqa xos holatlar (aniq energiya qiymatiga ega holatlar) yo‘q, chunki masala ikki o‘lchovlidir.

Har bir ${\displaystyle |\mathrm{\Psi }⟩}$ holat ${\displaystyle t}$ vaqt o‘tgach ${\displaystyle {\lambda }_0\exp (0t)|\tilde{0}⟩+{\lambda }_1\exp (-2at/\hslash )|\tilde{1}⟩}$ holatga o‘tishi sababli, NOT amalini (ya’ni ${\displaystyle |0⟩\to |1⟩}$ holatiga va aksincha o‘tishni) amalga oshirish uchun shunchaki ${\displaystyle t=\pi \hslash /(2a)}$ vaqt kutish kifoya. Demak, NOT amali kubitning tabiiy kvant evolyutsiyasi orqali bajariladi, bunda tashqi potensial ikki chuqurchali tuzilmani hosil qilishi shart. Bu kvant nuqtalari texnologiyasi yordamida amalga oshiriladi.

Quyidagi amalni bajarish uchun — CNOT — ikkita kubitni (ya’ni ikkita juft chuqurchani) bir-biriga perpendikulyar joylashtirib, ularning har biriga bittadan elektron joylashtirish kerak. Shunda ${\displaystyle a}$ doimiysi ikkinchi (boshqaruvchi) juft chuqurchadagi elektronning holatiga bog‘liq bo‘ladi: agar u birinchisiga yaqinroq bo‘lsa, ${\displaystyle a}$ kattaroq, uzoqroq bo‘lsa kichikroq bo‘ladi. Shuning uchun ikkinchi juftdagi elektron holati birinchi juftda NOT amalini bajarish vaqtini belgilaydi. Bu CNOT amalini bajarish uchun kerakli vaqt davomiyligini tanlash imkonini beradi.

Ushbu sxema juda taxminiy va ideallashtirilgan. Haqiqiy sxemalar murakkabroq bo‘lib, ularni yaratish tajribaviy fizika oldidagi jiddiy vazifadir.

Teleportatsiya algoritmi bir kubit (yoki tizim) holatini boshqa kubitga aniq ko‘chirish imkonini beradi. Eng sodda sxemada 3 ta kubit ishlatiladi: teleportatsiya qilinadigan kubit va chigallashgan juftlik. Bu juftlikning bitta kubiti narigi tomonda joylashadi. E’tibor bering, algoritm ishlashi natijasida manbaning boshlang‘ich holati yo‘qoladi. Bu umumiy klonlashning imkonsizligi tamoyili namunasidir: asl holatni buzmasdan kvant holatining aniq nusxasini yaratish mumkin emas. Ixtiyoriy holatni nusxalab bo‘lmaydi va teleportatsiya shu amalning o‘rnini bosadi.

Teleportatsiya tizimning kvant holatini oddiy klassik aloqa kanallari orqali uzatish imkonini beradi. Shu tariqa, xususan, bir-biridan katta masofada joylashgan quyi tizimlardan iborat tizimning o‘zaro bog‘langan holatini hosil qilish mumkin. Bu esa, prinsipial jihatdan, «kvant» qurilmalari orasidagi qismda yashirincha tinglab bo‘lmaydigan aloqa tizimlarini qurishga imkon beradi.

Sonlarni tub ko‘paytuvchilarga ajratish tezligi juda yuqori bo‘lishi tufayli kvant kompyuter keng qo‘llaniladigan RSA kriptografik algoritmi bilan shifrlangan xabarlarni yechish imkonini beradi. Hozircha bu algoritm nisbatan ishonchli hisoblanadi, chunki klassik kompyuterda sonlarni tub ko‘paytuvchilarga ajratishning samarali usuli ma’lum emas. Masalan, kredit kartasiga kirish imkonini qo‘lga kiritish uchun^{[[aniqlashtirish kerak]]} yuzlab raqamlardan iborat sonni ikki tub ko‘paytuvchiga ajratish lozim (hatto superkompyuterlar ham bu masalani bajarishga Koinot yoshidan yuzlab marta ko‘p vaqt sarflagan bo‘lar edi). Kvant Shor algoritmi tufayli, agar kvant kompyuter qurilsa, bu masalani yechish mumkin bo‘ladi. Shu bois postkvant kriptografiyasi — kvant hujumlari sharoitida maxfiylikni ta’minlaydigan kriptografik algoritmlarni o‘rganish — alohida ahamiyat kasb etmoqda.

2022-yil dekabrining oxirida xitoylik olimlar guruhi zamonaviy kvant kompyuterlar yordamida yetarlicha uzun RSA kalitlarini buzish imkoniyatini namoyish etgan ishni e’lon qildi. Unda tarixda ilk bor 48-bitli kalitni buzish haqida xabar berilgan.

Kvant mexanikasi g‘oyalarining qo‘llanilishi kriptografiyada yangi davrni boshlab berdi, chunki kvant kriptografiyasi usullari xabarlarni uzatish sohasida yangi imkoniyatlar yaratadi. Bunday tizimlarning prototiplari ishlab chiqilmoqda.

Kvant mashinaviy o‘qitish katta hajmdagi ma’lumotlarni bir o‘tishda qayta ishlash va o‘lchami eksponensial o‘sadigan neyron tarmoqni modellashtirish imkonini beradi. 2013-yilda Google kvant tadqiqotlari laboratoriyasini sun’iy intellekt sohasida ochganini e’lon qildi. Volkswagen konserni kvant kompyuterlardan haydovchisiz avtomobilni va yangi turdagi akkumulyator batareyalarini yaratishda foydalanish imkoniyatini o‘rganmoqda (Google va D-Wave kvant kompyuterlaridan foydalanib). 2018-yil noyabrida konsern haydovchisiz avtomobillarni ham qamrab oladigan yo‘l harakatini boshqarish tizimi ishlab chiqilayotganini e’lon qildi. Ushbu tizimda qo‘llaniladigan kvant kompyuterlar — D-Wave.

Kvant kompyuterlar yordamida molekulalararo o‘zaro ta’sirlar va kimyoviy reaksiyalarni aniq modellashtirish mumkin bo‘lishi taxmin qilinmoqda. Kimyoviy reaksiyalar o‘z mohiyatiga ko‘ra kvant hodisalaridir. Klassik kompyuterlar faqat nisbatan sodda molekulalarning xatti-harakatini hisoblay oladi. Mutaxassislar bashoratiga ko‘ra, kvant kompyuterlarda modellashtirish kimyo sanoatini rivojlantirishda, xususan, dori vositalarini yaratishda yangi imkoniyatlar ochadi.

Kvant kompyuter yaratishning asosiy texnologiyalari:

1. Qattiq jismdagi kvant nuqtalari, ya’ni yarimo‘tkazgichlardagi kvant nuqtalari: mantiqiy kubitlar sifatida zaryad holatlaridan (muayyan nuqtada elektronning mavjudligi yoki yo‘qligidan) yoki elektron va/yoki yadro spinining yo‘nalishidan foydalaniladi. Boshqarish tashqi potensiallar yoki lazer impulsi orqali amalga oshiriladi.
2. O‘ta o‘tkazuvchi elementlar (Jozefson o‘tishlari, SKVIDlar va boshqalar). Mantiqiy kubit sifatida muayyan fazoviy sohada Kuper juftligining mavjudligi yoki yo‘qligidan foydalaniladi. Boshqarish: tashqi potensial/magnit oqimi.
3. Ionlar vakuumdagi Paul tuzoqlarida^[ingl.] (yoki optik tuzoqlardagi). Mantiqiy kubit sifatida iondagi tashqi elektronning asosiy yoki qo‘zg‘algan holatlari ishlatiladi. Boshqarish tuzoq o‘qi bo‘ylab yoki alohida ionlarga yo‘naltirilgan klassik lazer impulslari hamda ionlar to‘plamining tebranish modalaridan foydalanib amalga oshiriladi. Bu sxemani 1994-yilda Peter Tsoller va Xuan Ignasio Sirak.
4. Aralash texnologiyalar: atomlar to‘plamlarini boshqarish uchun yoki klassik hisoblash tarmoqlarining boshqaruv elementlari sifatida oldindan tayyorlangan chigallashgan fotonlar holatlaridan foydalanish.
5. Optik texnologiyalar: yorug‘likning kvant holatlarini hosil qilish, bu holatlarni tez va moslashuvchan boshqarish hamda aniqlashdan foydalanish.

Kvant kompyuterlarni yaratish va ulardan foydalanish bilan bog‘liq asosiy muammolar:

• o‘lchashlarning yuqori aniqligini ta’minlash zarur;
• tashqi ta’sirlar (jumladan olingan natijalarni uzatish) kvant tizimini buzishi yoki unda xatoliklar keltirib chiqarishi mumkin.

O‘zaro bog‘langan holatdagi kubitlar qancha ko‘p bo‘lsa, tizim shuncha beqaror bo‘ladi. «Kvant ustunligi»ga erishish uchun barqaror ishlaydigan va kam xato qiladigan, bir-biriga bog‘langan ko‘plab o‘nlab kubitli kompyuter kerak. Bunday qurilmani qay darajada kattalashtirish mumkinligi («masshtablash muammosi» deb ataladi) jadal rivojlanayotgan yangi soha — ko‘p zarrali kvant mexanikasining o‘rganish mavzusidir. Bu yerda markaziy masala — dekogerensiyaning (aniqrog‘i, to‘lqin funksiyasi kollapsining) tabiati bo‘lib, u hali ham ochiq qolmoqda. Bu jarayonning turli talqinlari kitoblarda uchraydi.

XX va XXI asrlar chegarasida ko‘plab ilmiy laboratoriyalarda bir kubitli kvant protsessorlar (aslida ko‘p kubitgacha kengaytirish mumkinligi taxmin qilingan boshqariladigan ikki sathli tizimlar) yaratildi.

2001-yil oxirida IBM 7 kubitli, yadro magnit rezonansi yordamida yaratilgan kvant kompyuter muvaffaqiyatli sinovdan o‘tkazilganini e’lon qildi. Unda Shor algoritmi bajarilib, 15 sonining ko‘paytuvchilari topildi.

2005-yilda bir guruh olimlar Yu. Pashkin boshchiligidagi guruh (fizika-matematika fanlari nomzodi, Moskvadagi o‘ta o‘tkazuvchanlik laboratoriyasining katta ilmiy xodimi) yapon mutaxassislari yordamida o‘ta o‘tkazuvchi elementlarga asoslangan ikki kubitli kvant protsessorini yaratdi.

2009-yil noyabrida AQShning Milliy standartlar va texnologiyalar instituti fiziklari ilk bor ikki kubitdan iborat dasturlanadigan kvant kompyuterni yig‘ishga muvaffaq bo‘ldi.

2012-yil fevralida IBM kompaniyasi kvant hisoblashlarni fizik jihatdan amalga oshirishda o‘ta o‘tkazuvchi kubitlardan foydalanish bo‘yicha katta yutuqlarga erishilganini ma’lum qildi. Kremniy mikrosxemalariga ulangan bu kubitlar, kompaniya fikricha, kvant kompyuter yaratish ishlarini boshlash imkonini beradi.

2012-yil aprelida Janubiy Kaliforniya universiteti, Delft texnologiya universiteti, Ayova shtati universiteti va Kaliforniya universitetining Santa-Barbaradagi kampusi tadqiqotchilari olmos kristallida aralashmalar yordamida ikki kubitli kvant kompyuter yaratishga muvaffaq bo‘lishdi. Kompyuter xona haroratida ishlaydi va nazariy jihatdan masshtablanishi mumkin. Ikki mantiqiy kubit sifatida elektron va azot yadrosi spinlarining yo‘nalishlari ishlatilgan. Dekogerensiya ta’siridan himoyalanish uchun ma’lum davomiylik va shakldagi mikroto‘lqinli nurlanish impulslarini hosil qiluvchi maxsus tizim ishlab chiqildi. Ushbu kompyuter yordamida Grover algoritmi to‘rtta qidiruv varianti uchun bajarildi va 95 % holatda birinchi urinishdayoq to‘g‘ri javob olishga imkon berdi.

2017-yil iyulida Mixail Lukin boshchiligidagi fiziklar guruhi (Rossiya kvant markazi hammuassisi va Garvard universiteti professori) dasturlanadigan 51 kubitli kvant simulyator yaratdi. Bu o‘sha vaqtda mavjud bo‘lgan eng murakkab tizim edi. Mualliflar simulyator ishlashini ko‘p zarrali murakkab tizimni modellashtirish orqali tekshirib, ilgari noma’lum bo‘lgan ayrim effektlarni bashorat qilish imkoniga ega bo‘ldilar. Taxminan shu davrda Merilend universiteti olimlaridan iborat boshqa guruh Kristofer Monro^[ingl.] rahbarligida optik tuzoqdagi ionlarga asoslangan 53 kubitli simulyator yaratdi. Biroq bu ikki tizimning hech biri universal kompyuter emas; ular faqat bitta masalani yechish uchun yaratilgan.

2017-yil noyabrida IBM olimlari 50 kubitli protsessor prototipini muvaffaqiyatli yaratib, sinovdan o‘tkazishdi.

2018-yil yanvarida Intel kompaniyasining ijrochi direktori Brayan Krjanich «Tangle Lake» kod nomli, 49 kubitga ega o‘ta o‘tkazuvchi kvant mikrosxema yaratilganini ma’lum qildi. Uning prognoziga ko‘ra, kvant kompyuterlar dorilar yaratish, moliyaviy modellashtirish va ob-havoni bashorat qilishda yordam beradi. Intel kvant kompyuterlarni ikki yo‘nalishda rivojlantirmoqda: o‘ta o‘tkazgichli qurilmalar va «spin kubitli» kremniy mikrosxemalari.

2018-yil martida Google kompaniyasi kam xatolik ehtimoliga ega 72 kubitli Bristlecone^[ingl.] kvant protsessorini yaratishga muvaffaq bo‘lganini e’lon qildi. Kompaniya qurilmaning batafsil xususiyatlarini oshkor etmadi, biroq u «kvant ustunligi»ga erishish imkonini berishini ta’kidladi. Google mutaxassislarining fikricha, kvant kompyuter «oddiy» kompyuterlar yecha olmaydigan masalalarni bajara olishi uchun quyidagi shartlar bajarilishi kerak: unda kamida 49 kubit bo‘lishi, sxema «chuqurligi» (ingl. circuit depth) 40 kubitdan oshishi va ikki kubitli mantiqiy elementdagi xato ehtimoli 0,5 % dan yuqori bo‘lmasligi lozim. Kompaniya vakillari kelajakda bu ko‘rsatkichlarga erisha olishlariga umid bildirishgan.

2018-yil dekabrida kelajakda kvant kompyuter tarkibiy qismi sifatida foydalanish rejalashtirilgan optik mikrochip ishlab chiqilgani ma’lum qilindi.

2019-yil yanvarida IBM kompaniyasi dunyodagi birinchi tijoriy kvant kompyuter — IBM Q System One.

2019-yil oktabrida Google kompaniyasi 53 kubitli, o‘ta o‘tkazuvchi Sycamore kvant protsessorini yaratib, oddiy kompyuterlarga nisbatan «kvant ustunligi»ni namoyish qilganini e’lon qildi.

2020-yil dekabrida Xitoy Fan va texnologiya universiteti tadqiqotchilari ularning Szyuchjan nomli kvant kompyuteri kvant ustunligiga erishganini da’vo qiluvchi maqolani chop etdi. U bir necha daqiqa ichida odatiy usulda taxminan ikki milliard yil talab qiladigan amalni bajargan. Kompyuter «bozonlar namunalashuvi» usulidan foydalangan holda optik kvant hisoblagichlari (fotonlarga asoslangan kubitlar) bilan ishlaydi.

Tashqi videofayllar
	«Szyuchjan-2.0» kvant kompyuteri prototipi (sayt: Xitoy Fanlar akademiyasi).

2021-yilda Pan Szyanvey boshchiligidagi xitoylik olimlar guruhi ikkita kvant kompyuter prototipini yaratdi:

• «Szu Chunchji 2.1» nomli, 66 kubitli o‘ta o‘tkazuvchi kvant protsessori;
• «Szyuchjan-2.0» nomli, 113 ta aniqlangan fotonga (kubitga) ega kvant kompyuter. U Gauss bozonlaridan namuna olish masalasini eng qudratli superkompyuterlarga qaraganda septillion marta tezroq yechadi.

2021-yil oxirida IBM yangi o‘ta o‘tkazuvchi kubitli kvant protsessorini taqdim etdi. U Eagle («Burgut») nomini oldi va o‘ta tez kompyuterlar yaratish dasturining bir qismi bo‘ldi. Yangi chipda 127 kubit mavjud bo‘lib, bu IBMning avvalgi kvant protsessorlaridagidan ikki baravar ko‘pdir.

2022-yil noyabrida IBM 433 kubitli yangi Osprey kvant protsessorini taqdim etdi. Undan IBM Quantum System Two kompyuterida foydalanilishi rejalashtirilgan.

Rossiyada 2024-yilda birinchi 50 kubitli kompyuter yaratildi. 2025-yilda 75 kubitli kompyuter va bir nechta 50 kubitli kompyuter yaratish rejalashtirilgan.

6-yanvar 2024-yilda Xefey shahrida Xitoyning uchinchi avlod o‘ta o‘tkazuvchi «Benyuan Ukung» (xitoycha soddalashtirilgan 本源悟空) 198 kubitli (72 ta ishchi va 126 ta bog‘langan) qurilma sifatida ishga tushirildi. 10-aprel 2024-yilda unda Xitoyda ilk bor postkvant kriptografiyasi himoya tizimi o‘rnatildi, 25-oktabr 2024-yilda esa dunyodagi eng yirik ko‘lamli gidrodinamik modellashtirish amalga oshirildi. Uning natijalari xalqaro ilmiy jurnalda e’lon qilindi.

19-fevral 2025-yilda Microsoft Majorana 1 nomli yangi kvant chipini taqdim etdi. Unda odatiy o‘ta o‘tkazuvchi kubitlar o‘rniga topoo‘tkazgich deb ataladigan yangi turdagi materialdan foydalaniladi. Bu kvant hisoblash sohasidagi katta yutuqqa aylanishi mumkin. Microsoft bayonotiga ko‘ra, u amaliy kvant kompyuterni ilgari taxmin qilingandek bir necha o‘n yilda emas, balki bir necha yil ichida yaratish imkonini beradi.

2025-yil dekabrida Rosatom Rossiyada birinchi 70 kubitli kompyuterni sinovdan o‘tkazishni yakunladi.

Kanadaning D-Wave Systems kompaniyasi 2007-yildan beri kvant kompyuterlarning 16 kubitdan 2000 kubitgacha bo‘lgan turli variantlarini yaratganini e’lon qilib kelgan. D-Wave kompyuterlari faqat tor doiradagi masalalarni yechishga mos. Ayrim tadqiqotchilar kompaniya kompyuterlarida haqiqatan ham sezilarli «kvant tezlashuvi»ga erishilayotganiga shubha bildirishgan. Shunga qaramay, 10—15 mln AQSh dollari narxda taklif qilingan D-Wave kompyuterlarini Google, Lockheed Martin va Temporal Defense Systems kompaniyalari, shuningdek NASA hamda Los-Alamos milliy laboratoriyasi.

xarid qilgan. 2015-yil dekabrida Google mutaxassislari o‘z tadqiqotlariga ko‘ra D-Wave kompyuteri kvant effektlaridan foydalanishini tasdiqlashdi. Bunda «1000 kubitli» kompyuterdagi kubitlar aslida 8 tadan guruhlarga birlashtirilgan. Shunday bo‘lsa-da, algoritmlardan birida oddiy kompyuterga qaraganda 100 mln marta yuqori ishlash tezligiga erishildi.

2022-yil fevralida Germaniyadagi Yulix tadqiqot markazi 5000 dan ortiq kubitli kvant superkompyuterni ishga tushirdi. Kompyuter bulut orqali masofadan foydalanish mumkin bo‘lgan Kanadaning D-Wave tizimi asosida yaratildi. Bu kvant ishlanmasi optimallashtirish va namunalash masalalarini yechishga mo‘ljallangan. Kvant hisoblashlarni tijoriy amaliyotga tatbiq etish uchun Germaniya markazi Yulix kvant hisoblashlari foydalanuvchi infratuzilmasi (JUNIQ)ni yaratdi. U Yevropadagi turli foydalanuvchilar guruhi va kompaniyalarning bu turdagi hisoblashlardan foydalanishini ta’minlaydi.