Quantum Computing: How to Address the National Security Risk

Three Types of Quantum Computing Machines 

Today there are three types of quantum machines in use. One is the quantum 

annealer, of which the D-Wave system is the leading example.

14

 Quantum annealers 

do not attempt to manipulate the qubits as they compute. That means they can do 

calculations using one thousand qubits or more and rely on qubits getting entangled 

more or less at random. In this way, a quantum annealer can be used to solve 

complex sampling and optimization problems.

15

 

The second type of quantum computer—or rather computer model—is the quantum 

emulator, or simulator, which is actually an analog system. The quantum emulator 

allows the study of quantum systems that are difficult to study in the laboratory and 

impossible to model even with a supercomputer. They are special-purpose devices 

designed to provide insights about specific physics problems, such as by simulating 

certain aspects of the earth’s climate in a controlled experiment or simulating the best 

way for electricity to be transmitted without loss. Recently two independent teams of 

scientists, including one from the Joint Quantum Institute, have used more than 50 

interacting atomic qubits to mimic magnetic quantum matter.

16

  

The third type of quantum computer, and the one most commentators refer to when 

discussing quantum computing, is the universal quantum computer. The universal 

quantum computer will be able to run almost any type of algorithm and discover 

patterns in data that existing digital computers, including the fastest supercomputers, 

cannot. The computing power needed for a universal quantum computer, however, 

requires entangling the qubits during the entire time of computing—a challenging 

feat.  

13

 Andrea Morello, “Double or Nothing: Could Quantum Computing Replace Moore’s Law?,” The 

Conversation, June 12, 2018, https://theconversation.com/double-or-nothing-could-quantum-

computing-replace-moores-law-362. 

14

 There is debate about whether a quantum annealer can be referred to as a quantum computer. 

15

 Arthur Herman, “Winning the Race in Quantum Computing,” American Affairs, May 30, 2018, 

https://americanaffairsjournal.org/2018/05/winning-the-race-in-quantum-computing/. 

16

 Emily Edwards, “Quantum Simulators Wield Control over More than 50 Qubits,” Joint Quantum 

Institute, December 1, 2017, http://jqi.umd.edu/news/quantum-simulators-wield-control-over-more-

50-qubits. 

8 

---

Quantum Computing: How to Address the National Security Risk 

9