در یک تعریف انتزاعی، کامپیوتر کوانتومی بستری است که قابلیت اجرای الگوریتم‌های کوانتومی را دارد. الگوریتم‌های کوانتومی به لطف منطقی که از آن استفاده می‌کنند بسیار کارآمدتر از الگوریتم‌های کلاسیک هستند. اما پیاده‌سازی آن‌ها به اشیائی نیاز دارد که از منطق کوانتومی پیروی می‌کنند؛ بنابراین، یک کامپیوتر کوانتومی هنر طراحی و پیاده‌سازی معماری کامپیوتر با استفاده از اشیاء کوانتومی (تک اتم‌ها، تک فوتون‌ها، نقاط کوانتومی و …) می‌باشد. از این منظر روشن است که کامپیوترهای کوانتومی را نبایست به‌عنوان تعمیم پیوسته‌ای از کامپیوترها و سوپرکامپیوترهای دنیا دانست، بلکه کامپیوترهای کوانتومی یک جهش از فناوری پردازنده‌ها محسوب می‌شوند؛ بنابراین، کامپیوترهای کوانتومی که سرعت پردازش اطلاعات را بطور جهش‌واری (چندین مرتبه‌ی بزرگی) نسبت به بهترین ابرکامپیوترهای حال حاضر دنیا افزایش می‌دهند، انقلابی را رقم خواهند زد که تمام ابعاد زندگی بشر را دچار تحول می‌کند. در این کارگاه ابتدا به معرفی معماری کامپیوترهای کوانتومی پرداخته، سپس بر روی لایه‌ی کوانتومی این کامپیوتر‌ها متمرکز می‌شویم. انواع بسترهای مناسب برای طراحی لایه کوانتومی را برشمرده و ملاک‌های لازم این لایه را همراه با چالش های طراحی آن‌ها معرفی می‌کنیم. در آخر به عنوان یک نمونه، معماری کامپیوترهای مبتنی بر بستر تشدید مغناطیسی هسته (NMR) را که به نوعی پردازش کوانتومی را به صورت آنسامبلی انجام می‌دهند را بطور کامل بررسی می‌کنیم.

اهمیت دانش فیزیک کوانتومی و شیمی کوانتومی در علم زیست‌شناسی از همان سال‌های اولیه‌ی پیدایش مکانیک کوانتومی خود را نشان داد. نیلز بور در کتاب فیزیک و راز حیات این امر را بصورت مکتوب درآورد و تا به امروز بصورت بسیار پراکنده از ظهور کوانتوم در دنیای زیستی صحبت می‌شود. با یک مرور کلی در ادبیات مسئله‌ی فوق می‌توان به چندین مورد بررسی شده‌ی زیستی در دنیای کوانتومی رسید:
• نقش پدیده‌ی تونل‌زنی کوانتومی در برخی از واکنش‌های آنزیمی
• نقش اسپین الکترون‌ها در جهت‌یابی موجودات زنده، تنظیمات متابولیک در موجودات زنده و تنظیمات ROS (Reactive Oxygen Species)
• نقش Chiral Induced Spin Selectivity در موجودات زنده
• نقش بیوفوتون‌ها – تک فوتون‌ها یا کم فوتون‌ها – در انتقال اطلاعات در شبکه‌ی عصبی موجودات زنده
• نقش FRET (Forster resonance energy transfer) در رژیم‌های مختلف، در پروتئین‌هایی مانندGFP (Green Fluorescent Proteins)
• پدیده‌ی کوانتومی Wavefunction Delocalization در فتوسنتز
• نقش نویز‌های فونونی در انتقال انرژی در المان‌های زیستی

ما در این کارگاه به معرفی این موارد می‌پردازیم.