Недавно у меня вышла статья про российский фотонный компьютер, который планируют сделать в течение ближайшего десятилетия, и выяснилось, что не все читатели понимают отличие, скажем, фотонного компьютера от квантового. Возникает некоторая путаница. Сегодня я хочу разъяснить этот момент.
Итак, электронный компьютер — это машина, в которая основана на электрических сигналах. В основе электрических сигналов лежит работа больших количеств носителей этого сигнала — электронов. Отсюда и название машины.
Согласно классической теории, электроны в проводнике переносят заряды, которые, будучи упорядоченными, формируют электрический ток. А электрический ток — расходный материал работы транзисторной логики электронного компьютера.
Теперь, фотонный компьютер. У него всё то же самое, только расходным материалом транзисторной логики является свет. Формируется свет упорядоченным движением фотонов. Отсюда и название — фотонный компьютер. И никаких чудес.
И электронный и фотонный компьютеры предназначены для одних и тех же самых обычных вычислений. И электронные и фотонный компьютеры могут сходным образом реализовывать как фон-неймановскую, так и dataflow-архитектуру. Всё, что реализовано на электронных машинах, может быть реализовано на фотонных и наоборот.
Особняком стоят квантовые компьютеры. Суть их работы основана не на электрическом токе или свете. Главным вычислителем в квантовых компьютерах являются квантовые эффекты атомов или частиц. Причём, не важно, квантовые свойства каких частиц при этом используются — электронов или фотонов.
И вот это уже совсем иной род вычислений, не отменяющий классические электронные и фотонные (суть одно и то же) вычисления. Квантовые вычисления уместны там, где требуются огромные переборы чисел для поиска подходящего значения.
Если при классических вычислениях такие задачи занимают года и десятилетия, то квантовые компьютеры вычисляют результат за минуты. О том, как это происходит, я уже много писал в своих статьях:
Грубо говоря, найти правильное решение из миллиардов помогают фундаментальные законы квантового мира. Особенность этих вычислений — практически мгновенный результат, но имеющий не стопроцентную вероятность быть правильным. Физика этого процесса — оперирование с вероятностями, описываемыми волновыми функциями.
Но для ряда применений такой результат некритичен. Например, для взламывания шифра — если не получилось с первой попытки, всегда можно повторить вычисления несколько раз, пока шифр не раскроется.
По этой причине квантовые вычисления никогда не вытеснят классические — электронные или фотонные (или какие либо другие, построенные на классической логике). Более того, квантовый вычислитель в реальности выполняет роль всего лишь математического сопроцессора. Задаёт в него результат и отображает ответ уже классический компьютер.
Кстати, российские учёные разрабатывают квантовый компьютер на ионах, которые подвешивают в электромагнитных вакуумных ловушках (фото действующего 16-кубитного компьютера выше). Очень упрощённо, физика его работы такова — если электрон иона находится на одной орбите — это 0, если он возбуждается и перескакивает на другую орбиту — это 1. То есть, этот компьютер можно внезапно назвать даже электронным )))
Кроме ионов, можно использовать и квантовые эффекты других сущностей. В мире есть разработки квантовых компьютеров на базе сверхпроводников, холодных нейтральных атомов, изучаются возможности использования квантовых эффектов фотонов. Так что фотонный компьютер — не факт что квантовый, а квантовый компьютер — не факт, что фотонный.
Надеюсь, теперь мне удалось расставить все точки над ё, и путаницы больше не будет. Ставьте нравлики, подписывайтесь на канал и делитесь своим мнением в комментариях. Удачи! :-)