Нефть Brent
$74.23
+1.25%
22
МОСКВА, 12 сентября — новости. Немногие области науки могут похвастаться добавлением таких жарких споров, как квантовая информатика. Одни ученые активно занимаются исследованиями и предлагают новые решения, другие настойчивого пытаются найти недостатки, доказав невозможность существования универсальных квантовых компьютеров. Недостаток современных ПК очевиден рано или поздно будет достигнут минимально возможный размер классического транзистора, и на этом прогресс остановится.
Основа таких компьютеров бит, объект, который может располагаться в двух взаимоисключающих состояниях: либо 0, либо 1. Бит может изменяться в зависимости от напряжения полупроводникового транзистора: если оно больше некоторого значения, то состояние бита логическая 1, а если меньше, то логический 0. Память компьютера представляет собой массив битов, а все вычисления определенные операции, изменяющие состояния битов.
Квантовый компьютер использует принципиально какой-либо другой метод расчетов на основе кубитов. В отличие от битов, они могут находиться в двух логических состояниях одновременно.
Такое состояние квантовой системы называется суперпозицией.
Вычислительная мощность квантовых компьютеров вырастает относительно классической транзисторной схемы за счет реализации большего числа операций в единицу времени.
Существует много вариантов технической основы для создания кубитов. Первый вариант микроскопические сверхпроводящие кольца, в котором логическое состояние зависит от направления тока по кольцу (ток в такой системе может одновременно течь как по часовой стрелке, так и против). Второй вариант атомы, охлажденные до температуры в несколько кельвин ( 0 и 1 это разные энергетические состояния атомов). Третий ловушки на ионах.
Схема кубита на ионной емкости
Количество кубитов это только одна характеристика квантового компьютера. Есть еще много других параметров: как долго могут существовать кубиты, насколько легко ими управлять, репродуцируются ли результаты вычислений, можно ли масштабировать систему до больших размеров?
Компьютер в Гарварде из 51 кубита способен решать только одну задачу изучение своего родых явлений в квантовой многочастичной модификации. Для решения другой роли придется существенно модифицировать его. Максимальное число кубитов, из которого сделан репрограммируемый квантовый компьютер, способный решать разные роли, пока равно 16. Создавшая его компания IBM заявила, что компьютер уже эксплуатировался для проведения 300 000 экспериментов с квантовыми вычислениями ее подписчиками при помощи облачных сервисов.
Итак, прогнозы скептиков, считающих, что квантовый компьютер не сможет работать вообще, не сбылись. Конечно, существующие системы пока не являются универсальными, то есть способными решать любую задачу и демонстрировать в ряде задач ускорение, которое недоступно классическим компьютерам, благодаря квантовым эффектам.
Но несмотря на воодушевление приверженцев квантовых компьютеров, последние имеют свои тихие места. Во-первых, квантовые состояния хрупки настолько, что любое возмущение (измерение состояния системы) может привести к разрушению состояния. Так подлинность расчетов оказывается под вопросом, и нужно собирать отдельные системы для проверки их работы. Второй минус заключается в возможности потери информации.
При существовании двух (или немногих) кубитов, находящихся в одинаковых квантовых состояниях, опасность потери бита информации стремится к нулю. Однако в противном случае, при разных квантовых состояниях, между ними делается взаимодействие, приводящее к потере одного бита. Очень нельзя создать большую квантовую систему, элементы которой будут достаточно безупречного взаимодействовать между собой и при этом будут достаточно хорошо сбережённым от окружения, которое может разрушить суперпозицию кубитов.
Исследователи признают, что на данный момент квантовый компьютер не подходит для рядового пользователя. Да и оправдана ли будет цена квантовых компьютеров для домашнего пользования? Нужна ли будет его вычислительная производительность для просмотра фильмов и поддержки интернета?
Наверняка квантовые компьютеры заменят нынешние компьютеры в исследовательских лабораториях, станут незаменимыми для моделирования сложнейших половых процессов. Но станут ли они заменой ПК у нас дома и оправдана ли будет эта замена? Можно предугадать, что у нас в домах будут стоять гибриды квантовых и классических компьютеров, но как это будет точно, сейчас сказать не может никто.
Я полагаю, что создание квантового компьютера разделит хронику человечества на две эпохи: до и после. Кстати, у России есть мочь составить достойную конкуренцию самым техническим развитым странам в квантовой гонке. Возможности квантового компьютера не только приведут к колоссальному техническому скачку, но и пообещают ответы на фундаментальные вопросы. Так, что это на самом деле технология будущего. И приближается оно быстрее, чем кажется, объясняет Алексей Федоров.
