Квантов компютър е вярно или фантастика?
През последните десетилетия компютрите се развиха много бързо. Всъщност, в паметта на едно поколение, те излязоха от обемната тръба, заемайки огромни помещения до миниатюрни таблетки. Паметта и скоростта се увеличават бързо. Но мигът дойде, когато се появиха задачи, които надхвърлиха властта дори на модерните супермодерни компютри.
Какво е квантов компютър?
Появата на нови задачи, които са извън контрола на обикновените компютри, е принудена да търси нови възможности. И като алтернатива на конвенционалните компютри се появи квантът. Квантов компютър е компютърна техника, основата на действието, която се основава на елементите на квантовата механика. Основните разпоредби на квантовата механика са формулирани в началото на миналия век. Нейният външен вид позволи да се решат много проблеми на физиката, които не намериха решение в класическата физика.
Въпреки че теорията за квантите вече отчита втория век, тя остава разбираема само за тесен кръг от специалисти. Но има реални резултати от квантовата механика, към която вече сме свикнали - лазерна технология, томография. И в края на миналия век теорията за квантовото изчисление е разработена от съветския физик Ю Манин. Пет години по-късно Дейвид Deutsch разкрива идеята за квантова машина.
Има ли квантов компютър?
Но въплъщението на идеите не беше толкова просто. Периодично има съобщения, че е създаден друг квантов компютър. Разработването на такава компютърна технология се извършва от гиганти в областта на информационните технологии:
- D-Wave е компания от Канада, която първи стартира производството на операционни квантови компютри. Независимо от това, специалистите обсъждат дали тези компютри са наистина квантови компютри и какви предимства дават.
- IBM - създаде квантов компютър и го отвори за интернет потребители за експерименти с квантови алгоритми. До 2025 г. компанията планира да създаде модел, способен да решава вече практически проблеми.
- Google - обяви пускането през тази година на компютър, способен да докаже превъзходството на квантовите компютри на конвенционалните компютри.
- През май 2017 г. китайски учени в Шанхай заявиха, че е създаден най-мощният квантов компютър в света, като надхвърля аналозите в честотата на обработката на сигналите с 24 пъти.
- През юли 2017 г. на Московската конференция за квантовите технологии беше обявено, че е създаден квантов компютър от 51 квачки.
Каква е разликата между квантовия компютър и обикновения компютър?
Основната разлика на квантовия компютър в подхода към изчислителния процес.
- В конвенционален процесор всички изчисления се основават на битове, които съществуват в две състояния 1 или 0. Това означава, че цялата работа се свежда до анализиране на огромно количество данни за спазване на определени условия. Квантовият компютър се основава на qubits (квантови бита). Тяхната черта е способността да бъде в състояние 1, 0, а също и едновременно 1 и 0.
- Възможностите на квантовия компютър значително се увеличават, тъй като не е необходимо да се търси правилния отговор сред комплекта. В този случай отговорът е избран от вече наличните варианти с определена вероятност за кореспонденция.
За какво е квантов компютър?
Принципът на квантовия компютър, изграден върху избора на решение с достатъчна вероятност и способността да се намери такова решение многократно по-бързо от съвременните компютри, определя целта на използването му. На първо място, появата на този вид компютърна технология тревожи криптографите. Това се дължи на способността на квантовия компютър лесно да изчислява паролите. Така че най-мощният квантов компютър, създаден от руско-американски учени, е в състояние да получи ключове към съществуващите криптиращи системи.
Съществуват и по-полезни приложни задачи за квантовите компютри, свързани с поведението на елементарните частици, генетиката, здравеопазването, финансовите пазари, защитата на мрежи от вируси, изкуствения интелект и много други, които обикновените компютри не могат да решат.
Как е организиран квантов компютър?
Изграждането на квантов компютър се основава на използването на qubits. Като физическо представяне на qubits, които се използват понастоящем:
- пръстени със свръхпроводници с джъмпери, с многопосочен ток;
- индивидуални атоми, под въздействието на лазерни лъчи;
- йони;
- фотони;
- се разработват варианти на използването на нанокристали от полупроводници.
Квантов компютър - принципът на действие
Ако има сигурност с класически компютър в работата, тогава въпросът за това как работи квантов компютър е трудно да се отговори. Описанието на работата на квантовия компютър се основава на две непонятни фрази:
- принципът на суперпозицията е въпрос на qubits, които могат да бъдат едновременно в позиции 1 и 0. Това позволява няколко изчисления да се извършват едновременно, вместо да се подредят опциите, което дава голяма печалба във времето;
- квантовото заплитане е явление, отбелязано от А. Айнщайн, което е взаимовръзката на две частици. С прости думи, ако една от частиците има положителна спираловидност, тогава втората незабавно получава положителна спираловидност. Тези взаимоотношения се извършват независимо от разстоянието.
Кой е изобретил квантовия компютър?
Основата на квантовата механика е изложена в самото начало на миналия век като хипотеза. Развитието му е свързано с такива блестящи физици като Макс Планк, Айнщайн, Пол Дирак. През 1980 Антонов предложи идеята за възможността за квантово изчисление. И една година по-късно Ричард Файнман теоретично моделира първия квантов компютър.
Сега създаването на квантови компютри в етапа на разработка и дори трудно да си представим какво може да направи квантов компютър. Но е абсолютно ясно, че овладяването на тази посока ще доведе много нови открития във всички области на науката, ще ни позволи да погледнем в микро и макросвета, да научим повече за природата на ума, генетиката.