Одной из самых загадочный областей науки является квантовая физика. На уровне квантов и фотонов (элементарных частиц света) стандартные законы физики, привычные нам понятия времени и пространства перестают работать. Некоторые из таких феноменальных законов квантовой физики легли в основу одного из самых революционных изобретений последнего времени - квантовых компьютеров.
Но прежде чем говорить о квантовых компьютерах, давайте вспомним, в чем особенность работы обычного компьютера.
В компьютере одним из главных элементов является транзистор - это своеобразный переключатель для потока электричества. 0 - нет потока, 1 - есть поток. С точки зрения информатики, такой транзистор называется бит.
Благодаря огромному количеству транзисторов и очень высокой скорости их включения/выключения с определенной последовательности мы и можем смотреть видео на YouTube, играть в игры и читать эту статью. А саму последовательность работы транзисторов задают программисты в ходе написания компьютерных программ. Вот так все просто.
Квантовый компьютер оперирует более необычными элементами - кубитами. И их отличие в том, что кроме стандартных состояний 0 и 1, кубит может находиться во множестве промежуточных состояний между нулем и единицей. Это выглядит так:
Другими словами, кубит может одновременно находиться в нескольких состояниях. Это становится возможным благодаря одному из феноменов квантовой механики - суперпозиции.
Благодаря тому, что кубит может находиться во множестве состояний одновременно, скорость вычислений увеличивается также во множество раз. Представьте, что когда вы сомневаетесь, какой сделать выбор в жизни, вам одновременно становятся известны все результаты сделанных вами решений. Звучит как мечта! Но именно так и работает квантовый компьютер, поэтому он намного эффектнее и быстрее обычного. Такая параллельность вычислений позволяет квантовому компьютеру за минуты справляться с задачами, на которые обычный компьютер может потратить десятки лет!
Такая сверхпроизводительность может быть очень полезной, например, в задачах шифрования и дешифрования информации, моделирования сложных физических процессов, создании систем искусственного интеллекта нового поколения.
Конечно, пока есть весомые технические сложности в реализации квантовых вычислений. Например, для получения кубита обеспечения стабильной работы необходимо выделит два атома, ввести из в состояние квантовой запутанности и оградить их от любых воздействий, ведь даже пролетевший в небе самолет может стать источником вибраций, негативно влияющих на работу кубита.
Квантовые компьютеры сейчас находятся на заре своего развития. Но, возможно, что именно благодаря квантовым компьютерам нам станут известны ответы на многие загадки природы и вселенной, а технологический прогресс выйдет на новый уровень.
Подписывайтесь на мой канал, чтобы открыть для себя загадочный мир науки и инновационных технологий.
