Квантовый компьютер - реальность или миф

Многие идеи, казавшиеся еще так недавно нереализуемыми и фантастическими, разрабатываются современной наукой. Одна из таких идей – квантовый компьютер.

С простого опыта с интерференцией света, создаваемой с помощью лазера, который пропускался через перегородку с очень узкими отверстиями, началось квантовое счисление. Подача излучения велась таким образом, что свет излучался практически отдельными квантами. В ходе эксперимента выяснилось, что свет, который должен был бы беспрепятственно пройти сквозь узкую щель и оставить яркую полоску света, равную ширине прорези, ведет себя неожиданно. Он рассеивается и полосы света видны на экране размытыми. Квантовые эффекты известны давно, но только в 1982 году Ричард Фейман, Нобелевский лауреат, известный физик-атомщик, предложил создать на их основе принципиально новые вычислительные машины. Эта идея обеспечила Фейману место в десятке авторов самых фантастических идей в физике.

Как устроен квантовый компьютер? Чтобы производить квантовые вычисления, должно быть сконструировано устройство, испускающее отдельные кванты. Такое устройство уже существует –это лазер. Квантовый компьютер – это гибрид обычного компьютера и лазера. Компьютер с помощью специальной программы задает параметры работы лазера. Излучение попадает в систему зеркал, считывается фотоэлементами и данные обрабатываются компьютером. Современная физика не стоит на месте, и новые разработки в этой области ведутся учеными многих стран. Например, изучаются пути управления субатомными частицами с помощью магнитных полей, создавая на основе этого прототипы квантовых компьютеров. Измерения изменений магнитных полей компьютер переводит в результат счисления. До сих пор четкого определения и общей концепции квантовой вычислительной техники нет.

Понять смысл и принципы работы подобной техники будущего неспециалистам сложно. Механика процесса понятна только ученым, глубоко занимающимся этой темой.
Основной элемент компьютера – кубит или квантовый бит. Будучи даже хорошо изолированными, квантовые частицы могут пребывать в когерентном состоянии, когда частицы все-таки друг на друга влияют. Изменение состояния одной частицы меняет состояние других. Благодаря этому возникает квантовый параллелизм вычислений и феноменально увеличивается производительность. Кубиты позволяют реализовать несколько вычислительных потоков одновременно, в случае 2 таких потоков 4, а если кубитов 16? Это уже 65 тысяч таких потоков.

По мнению автора книги «Структура реальности» Дэвида Дойча квантовый компьютер распределит составляющие части задачи между параллельными вселенными и потом поделится результатами.

Преимущества, которые имеет квантовый компьютер по сравнению со своими современными собратьями очевидны. Его создание позволит сделать грандиозный шаг в будущее. Квантовый компьютер сможет легко и быстро решать задачи принципиально иного уровня сложности. Подобная техника создаст перспективы развития такой области как квантовая криптография, появятся новые шифры, окончательно решающие вопрос о передаче сообщений. Квантовый компьютер сможет разложить число, состоящее из 250 знаков не за 800 лет, а за 30 минут, что позволит спецслужбам легко понимать самые сложные шифры.

Также это позволит перепоручить компьютеру довольно сложную интеллектуальную деятельность. Машина сможет производить сложные операции с информацией, которые не по силам современным компьютерам. Будут созданы экспертные системы нового уровня, приближающие появление искусственного интеллекта.
Будут ли созданы такие компьютеры и каким тогда станет наше будущее покажет время.

© 2010 Nanotehnology.biz.