Мы видели, что квантовый компьютер может эффективно моделировать Вселенную, и поэтому Вселенная неотличима от квантового компьютера.
Квантовые компьютеры уже существуют и скоро будут очень нам нужны. Что это такое?
Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных.
Если кратко — из уроков информатики мы знаем о понятии "бит" (наименее возможная единица информации). Он принимает значение от 0 до 1 (подобие горящей и потухшей лампочки). Несколько битов создают последовательность вроде 0110101001111 или 11101001101, которую компьютер интерпретирует в понятный нам вид. Текст, который Вы читаете, тоже последовательность битов.
Так вот, компьютер считает эту последовательность бит за битом и его вычислительной мощи не всегда хватает. Здесь врываются квантовые компьютеры и решают проблемы учёных. Квантовому компьютеру необязательно принимать значение от 0 до 1, он принимает оба значения одновременно.
Основные проблемы, связанные с созданием и применением квантовых компьютеров:
• необходимо обеспечить высокую точность измерений;
• внешние воздействия могут разрушить квантовую систему или внести в неё искажения.
Квантовые компьютеры очень хрупкие, а для работы им нужна очень холодная температура, близкая к абсолютному нулю, которой нигде во Вселенной больше нет
Главные технологии для квантового компьютера:
Твердотельные квантовые точки на полупроводниках: в качестве логических кубитов используются либо зарядовые состояния (нахождение или отсутствие электрона в определённой точке) либо направление электронного и/или ядерного спина в данной квантовой точке. Управление через внешние потенциалы или лазерным импульсом.
Сверхпроводящие элементы. В качестве логических кубитов используются присутствие/отсутствие куперовской пары в определённой пространственной области. Управление: внешний потенциал/магнитный поток.
Ионы в вакуумных ловушках Пауля (или атомы в оптических ловушках). В качестве логических кубитов используются основное/возбуждённое состояния внешнего электрона в ионе. Управление: классические лазерные импульсы вдоль оси ловушки или направленные на индивидуальные ионы + колебательные моды ионного ансамбля.
Смешанные технологии: использование заранее приготовленных запутанных состояний фотонов для управления атомными ансамблями или как элементы управления классическими вычислительными сетями.
Все эти сложные слова можно подвести под один итог: перебор вариантов и симуляции (что, в общем-то, тоже перебор вариантов). Именно эти направления требуют использования квантового компьютера, если мы хотим нарастить мощность.
Области применения квантового компьютера
Весь прошлый год учёные из разных стран соперничали в мощности квантовых компьютеров, раз в пару месяцев обновляя рекорд, но большинство людей не знает что это и зачем. Мысли и возможности ученых далеко в будущем и они могут не реализовать свои наработки при жизни из-за стагнации прогресса.
Это происходит потому, что технический прогресс и наши возможности обгоняют наши потребности. Современный мир развивается эволюционно, а не революционно. Больше памяти, больше пикселей, больше производительности. Для решения повседневных задач нам ещё надолго хватит перспектив текущих технологий, вычисления квантового компьютера в быту не требуются.
Это сейчас мне так кажется. Возможно, через 20-30 лет кто-то наткнётся на этот канал и будет удивлён моей недальновидностью. Возможно мы застанем что-то невероятно новое в эпохе диджитализации. Или характеристики наших смартфонов просто получат лишние цифры.
Поскольку квантовые вычисления так легко включают в себя и воспроизводят квантовую динамику, теория квантовой гравитации на основе вычислительной Вселенной объединяет общую теорию относительности и стандартную модель элементарных частиц простым и самосогласованным способом. Это достижение позволяет предполагать, что, если мы последуем по пути вычислительной Вселенной, он вполне может привести нас к пункту назначения – к пониманию Вселенной и всего, что в ней есть, с точки зрения того, как она обрабатывает информацию.
