Quantenparallelismus

Der Quantenparallelismus ist der Grund für die höhere Rechenleistung eines Quantencomputers gegenüber einem klassischen Computer, da bei der einmaligen Anwendung eines Gatters auf einen Zustand von Qubits insgesamt Manipulationen durchgeführt werden, im Gegensatz zu lediglich einer Manipulation in einem klassischen Computer.

Ein klassischer Computer verarbeitet Informationen durch Manipulation von Bits mit Gattern. Beispielsweise ergibt die Anwendung eines Nicht-Gatters auf die Bitfolge [010111] die Bitfolge [101000].

Quantencomputer machen sich die Superposition von Quantenzuständen zunutze. So befindet sich ein Qubit (vor jeglicher Messung) in einem Superpositionszustand

mit

Die Anwendung einer Gatteroperation (z. B. NOT) auf diesen Zustand ergibt dann

Es wurden also bei einmaliger Anwendung von einer Gatteroperation bereits zwei Manipulationen durchgeführt. Führt man das Ganze weiter und betrachtet einen (verschränkten) Zustand zweier Qubits

so ergibt NOT das Ergebnis

Man sieht also, dass bei der Nutzung zweier Qubits insgesamt vier Manipulationen durch eine einzige Gatteroperation durchgeführt wurden. Verallgemeinert ergibt sich, dass bei der Nutzung von verschränkten Qubits durch eine Gatteroperation Manipulationen vorgenommen werden.