Обычные компьютеры работают с нулем и единицей. Квантовые компьютеры — только с вероятностью нуля и единицы.
Полноценный универсальный квантовый компьютер является гипотетическим устройством, в настоящее время были реализованы лишь единичные экспериментальные системы, исполняющие фиксированные алгоритмы небольшой сложности.
Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики для передачи и обработки данных. Именно поэтому они способны параллельно обрабатывать огромные объемы данных. Два квантово-механических явления, которые позволяют делать это, называются суперпозиция и запутанность.
Суперпозиция
Ион (кубит) может одновременно принимать определенные процентные доли двух значений «0» и «1» — например, 30% и 70%. При считывании результата в этом случае кубит с 70-процентной вероятностью имеет значение «1». Преимущество: квантовые компьютеры представляют одновременно несколько бинарных значений, хотя лишь с известной вероятностью.
Запутанность
Несколько кубитов можно как бы «запереть» в общем для всех состоянии. В примере с тремя кубитами возможно любое сочетание всех возможных комбинаций от «000» до «111», которое также представляется лишь с известной вероятностью. Таким образом, как правило, не может быть чистого состояния «100» — оно имеет только более высокую вероятность, чем все остальные. Преимущество: N кубитов могут одновременно обрабатывать 2N значений, следовательно, при 10 кубитах их будет уже 1024.
Управление
Чтобы вызывать квантовые явления суперпозиции и запутанности и удерживать их как можно дольше, систему необходимо оградить от внешних влияний (температура, окружающая среда). Для вычислений ион (кубит) управляется с помощью направленного лазерного импульса, который изменяет состояние всех запутанных кубитов.
Квантовый компьютер D-Wave от Google
По словам ученых, 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 исследователей Cisco Systems, полноценный рабочий квантовый компьютер появится к середине следующего десятилетия. Лидером в этой области является Япония: более 70% всех исследований приходится на эту страну.
