Чтобы определить задачу под квантовый алгоритм, она должна быть экспоненциально сложной с одним ответом. 3 То есть количество вариантов ответа растёт с ростом размера входных данных, и из этих вариантов верен только один. 3

Некоторые задачи, которые подходят под определение:

• Факторизация больших чисел. 4 Разложение составного числа на простые множители. 4 Для классических компьютеров эта задача является трудной при достаточно больших числах, но квантовые компьютеры могут использовать алгоритм Шора для эффективной факторизации больших чисел. 4
• Оптимизация комбинаторных задач. 4 Квантовые алгоритмы могут эффективно решать некоторые комбинаторные задачи, такие как задача о рюкзаке, задача о покрытии множеств и задача о разбиении чисел. 4
• Моделирование квантовых систем. 4 Квантовые алгоритмы могут использоваться для моделирования квантовых систем и процессов, что является важным инструментом для научных исследований в области физики и химии. 4
• Машинное обучение и оптимизация. 4 Например, алгоритм Гровера может быть применён для поиска в неструктурированных данных существенно быстрее, чем классические алгоритмы. 4 Квантовые алгоритмы также могут использоваться для решения задачи кластеризации данных и оптимизации функций потерь в машинном обучении. 4