Квантовый компьютер

Квантовый компьютер - вычислительное устройство, которое использует явление квантовой механики для передачи и обработки данных.

Идея квантовых вычислений была предложена Юрием Маниным и Ричардом Фейнманом в начале 80-х годов. С тех пор была проделана колоссальная работа по созданию квантового компьютера. Однако полноценный универсальный квантовый компьютер всё еще является гипотетическим устройством, возможность разработки которого связана с серьёзным развитием квантовой теории.

К настоящему моменту были созданы единичные экспериментальные системы с алгоритмом небольшой сложности.

Как работает квантовый компьютер

Основное отличие квантового компьютера от классического заключается в представлении информации. В обычных компьютерах, работающих на основе транзисторов и чипов для обработки информации используется бинарный код.

Бит, как известно, имеет два состояния — 0 и 1, и может находится только в одном из них. Что же касается квантового компьютера, то его работа основывается на принципе суперпозиции, а вместо битов используются квантовые биты, именуемые кубитами.

У кубита также имеется два основных состояния — 0 и 1, однако, благодаря суперпозиции кубит может принимать значение, полученные путём их комбинирования и находится во всех состояниях одновременно. В этом заключается параллельность вычислений, то есть отсутствие необходимости перебирать все возможные варианты состояния системы.

Кроме того, для описания точного состояния системы квантового компьютера не нужны вычислительные мощности и объёмы оперативной памяти, так как для расчёта системы из 100 частиц достаточно лишь 100 кубитов, а не триллионы бит.

Процесс работы квантового компьютера был предложен британским физиком-теоретиком Дэвидом Дойчем в 1995 году, когда он создал цепочку, способную выполнять любые вычисления на квантовом уровне. Согласно его схеме, для начала берётся набор кубитов и записываются их начальные параметры, затем выполняются необходимые преобразования с использованием логических операций и записываются полученные значения, которые и являются результатом, которые выдаёт квантовый компьютер.

В роли проводов выступают кубиты, а преобразования совершают логические блоки. По словам учёных, квантовые компьютеры будут в миллионы раз мощнее нынешних. Уже сейчас описаны самые разнообразные алгоритмы работы квантового компьютера и даже разрабатываются специальные языки программирования.

По прогнозу исследований Cisco Systems, полноценный рабочий квантовый компьютер появится к середине следующего десятилетия. Лидером в этой области является Япония - более 70-ти процентов всех исследования приходится на эту страну.