Η παρούσα εργασία εξετάζει την εξέλιξη, τις βασικές αρχές, τις εφαρμογές και τις προκλήσεις της κβαντικής υπολογιστικής, καθώς και τις μελλοντικές προοπτικές αυτής της ταχέως αναπτυσσόμενης τεχνολογίας. Ξεκινώντας με μια ιστορική αναδρομή , παρουσιάζονται τα όρια της κλασικής μηχανικής που οδήγησαν στην ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας,καθώς και τα φαινόμενα που έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της σύγχρονης κβαντικής φυσικής, όπως η ακτινοβολία μέλανος σώματος, το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και το φαινόμενο Compton. Επιπλέον αναλύονται θεμελιώδεις έννοιες, όπως ο κυματοσωματιδιακός δυισμός, η αρχή της αβεβαιότητας και η εξίσωση Schrodinger , οι οποίες αποτελούν τη βάση για την κατανόηση της λειτουργίας των κβαντικών συστημάτων.

Η εργασία προχωρά στην παρουσίαση των θεμελιωδών αρχών της κβαντικής υπολογιστικής, εστιάζοντας στην έννοια του qubit , τις ιδιότητες της υπέρθεσης και της διεμπλοκής καθώς και στη λειτουργία των κβαντικών πυλών και κυκλωμάτων. Μέσα από αυτή την ανάλυση, καταδεικνύεται πως οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να υπερβούν τους περιορισμούς των κλασικών υπολογιστών, εκτελώντας παράλληλα πολλαπλές υπολογιστικές διαδικασίες και αξιοποιώντας τις μοναδικές δυνατότητες των κβαντικών φαινομένων. Στη συνέχεια, γίνεται σύγκριση μεταξύ κλασικών και κβαντικών υπολογιστών, με έμφαση στις διαφορές στην αρχιτεκτονική και στον τρόπο λειτουργίας τους, καθώς και στη σύγκριση των κβαντικών υπολογιστών με τους κλασικούς υπερυπολογιστές. Εξετάζονται τα πλεονεκτήματα της κβαντικής υπολογιστικής, αλλά και οι περιορισμοί που αντιμετωπίζει, τόσο σε επίπεδο υλικού όσο και σε επίπεδο αλγορίθμων. 

Επιπλέον, αναλύονται οι βασικές συνιστώσες ενός κβαντικού υπολογιστή, συμπεριλαμβανομένων των φυσικών πλατφορμών για την υλοποίηση qubits, της κβαντικής μνήμης και επικοινωνίας, καθώς και των τεχνολογιών κβαντικών επεξεργαστών. Παρουσιάζονται επίσης οι πιο σημαντικοί κβαντικοί αλγόριθμοι, όπως ο αλγόριθμος του Shor και ο αλγόριθμος του Grover, οι οποίοι προσφέρουν σημαντικά υπολογιστικά πλεονεκτήματα σε τομείς όπως η κρυπτογραφία, η μηχανική μάθηση και οι κβαντικές προσομοιώσεις στη φυσική και τη χημεία. 

Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους περιορισμούς και τις προκλήσεις της κβαντικής υπολογιστικής, συμπεριλαμβανομένων των τεχνικών προβλημάτων στα κβαντικά κυκλώματα, της κβαντικής αποσυνεκτικότητας και της ανάγκης για αποτελεσματική διόρθωση σφαλμάτων. Παρουσιάζονται επίσης οι προκλήσεις που αφορούν την κλιμάκωση των κβαντικών συστημάτων και τις φυσικές απαιτήσεις των κβαντικών επεξεργαστών. 

Τέλος, η εργασία καταλήγει σε μια συζήτηση για τις μελλοντικές προοπτικές της κβαντικής υπολογιστικής, τις τρέχουσες τεχνολογικές εξελίξεις και τις δυνατότητες πρακτικής εφαρμογής της τεχνολογίας σε διάφορους τομείς, όπως η βιομηχανία, η επιστήμη και η κοινωνία. Αν η τεχνολογία βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο , η συνεχής πρόοδος δείχνει ότι η κβαντική υπολογιστική θα αποτελέσει έναν από τους πιο σημαντικούς πυλώνες της υπολογιστικής επιστήμης στο μέλλον. 

This paper explores the evolution, fundamental principles, applications and challenges of quantum computing,as well as its future prospects. Beginning with a historical overview, it presents the limitations of classical mechanics that led to the development of quantum theory and discusses key phenomena that played a decisive role in shaping modern quantum physics, such as blackbody radiation , the photoelectric effect and Compton scattering. Aditionally, fundamental concepts such as wave - particle duality, the uncertainly principle and the Schrodinger equation are analyzed, as they form the foundation for uderstanding quantum systems. 

The paper then delves into the core principles of quantum computing, focusing on the concept of qubits, the properties of superposition and entanglement and the operation of quantum gates and circuits. Through this analysis, it demonstrates how quantum computers can surpass the limitations of classical computers by performing multiple computational processes in parallel and leveraging the unique characteristics of quantum phenomena. Furthermore,a comparison is made between classical and quantum compuyers,emphasizing their architectural and operational differences,as well as how quantum computers compare to classical supercomputers. The advantages of quantum computing are examined alongside the challenges it faces, both in terms of hardware and algorithms.

The study also provides an in - depth look into the essential components of a quantum computer, including the physical platforms for qubit implementation, quantum memory and communication and quantum processor technologies. Aditionally, it explores major quantum algorithms such as Shor's algorithm and Grover's algorithm,which offer significant computational advantages in fieldssuch as cryptography,machine learning and quantum simulations in physics and chemistry. Significant attention is given to the limitations and challenges of quantum computing,including technical issues in quantum circuits, quantum decoherence,and the necessity for effective error correction. The challenges related to the scalability of quantum systems and the physical requirements of quantum processors are also examined. 

Finally, the paper discusses the future prospects of quantum computing, ongoing technological advancements and the potential real - world applications of this technology in various fields , including industry, science and society. While quantum computing is still in its early stages, continuous progress indicates that it will become one of the most crucial pillars of computational in the future.