Что такое квантовые вычисления?

Обычные компьютеры работают по строгим правилам логики. Но крошечные квантовые объекты – такие как электроны или фотоны света-могут нарушить эти правила.
Квантовые вычисления-это идея о том, что мы можем использовать это квантовое нарушение правил для обработки информации новым способом, который полностью отличается от того, как работают обычные компьютеры. Это делает их, в некоторых случаях, экспоненциально быстрее, чем любой обычный компьютер.
Например, один квантовый компьютер может легко взломать коды, обеспечивающие безопасность интернет-банкинга.
Значит, как суперкомпьютер?
Не совсем. Квантовый компьютер-это не просто "более быстрый" компьютер. Есть несколько специфических задач – например, разложение на множители очень больших чисел, – в которых квантовый компьютер был бы великолепен.
Так для чего же может быть использован квантовый компьютер?
Они, вероятно, будут наиболее полезны государственным учреждениям, научно-исследовательским компаниям и университетам в решении проблем, с которыми борются современные компьютеры.
Первая практическая идея, предложенная физиком Ричардом Фейнманом в 1981 году, заключалась в использовании квантового компьютера для моделирования квантовой механики. Это повлияло бы на химию и биологию. Химики, например, могли бы точно моделировать лекарственные взаимодействия, а биологи могли бы изучить все возможные способы, которыми белки могут сворачиваться и взаимодействовать друг с другом.
В то время как квантовые компьютеры были когда-то академическим курьезом, интерес взорвался в 1994 году, когда американский математик Питер Шор нашел способ использовать квантовые компьютеры для взлома кодов.
Все, что может сделать обычный компьютер, – это перебрать все возможные варианты один за другим, что может занять миллиарды лет. Используя алгоритм Шора, квантовый компьютер мог бы выполнить эту задачу за несколько часов.
Квантовые компьютеры также могут быть фантастически хороши в распознавании паттернов в данных-это полезно для задач машинного обучения, таких как распознавание различных объектов на изображении. Они могут быть великолепны в построении моделей для предсказания будущего, например, в долгосрочном прогнозировании погоды.
Как работает квантовый компьютер?
Обычные компьютеры основаны на” битах " – представьте их себе как маленькие переключатели, указывающие либо на 1, либо на 0.

Квантовые вычисления основаны на квантовых битах, или “кубитах”, которые также могут представлять собой 0 или 1. Самое безумное, что кубиты также могут достичь смешанного состояния, называемого "суперпозицией", где они одновременно являются 1 и 0. Эта двусмысленность-способность одновременно “быть” и "не быть" – является ключом к мощи квантовых вычислений.