Quantum Experiences: перспективы квантовых компьютеров

Все еще думаете, что будущее за классическими компьютерами? А вот и нет: ведущим направлением научного мира является Quantum Experiences. Квантовый компьютер (Quantum computer) – это новая технология, которая изменит наш мир, искусственный интеллект и виртуальную реальность. Радикально отличаясь от классического варианта, квантовый компьютер сможет выполнять более сложные вычисления, что недоступно для первого.

Что такое квантовый компьютер?

Это устройство, использующее явление квантовой механики для выполнения расчетов. Идея такой технологии зародилась еще в 1980-х годах, благодаря работе ученого Ричарда Фейнмана – лауреата Нобелевской премии.

компьютер будущего Quantum Experiences

Но только к концу 1990-х годов первые рудиментарные квантовые компьютеры были построены академическими исследователями. В последнее десятилетие наука достигла прогресса в создании более сложных и мощных машин.

Квантовые и классические компьютеры — в чем разница?

Информация в обычных компьютерах кодируется в битах – единице измерения, которая представляет 0 или 1. Они помогают совершать простые вычислительные функции. Например, нужно пройти лабиринт. Классический компьютер будет проверять каждый возможный маршрут до тех пор, пока не найдет единственный правильный.

Quantum Experiences - квантовый компьютер

Классические компьютеры имеют биты, а квантовые модели — квантовые биты или кубиты (quantum bites или qubites). Они базируются на двух ключевых принципах:

  • Суперпозиция (Superposition) — состояния, которые не могут реализоваться одновременно.
  • Запутанность (Entanglement) — взаимозависимые состояния двух и более объектов.

Переведя принцип суперпозиции в плоскость квантовой физики можно представить, что отдельный кубит – это 0, 1 либо одновременно 0 и 1. Запутанность означает, что два кубита коррелируют друг с другом: состояние одного из них (0, 1 или оба) зависимо от другого.

Quantum Experiences перспективы квантовых компьютеров

Строясь на двух принципах, кубиты выступают как сложная версия коммутаторов. Квантовые компьютеры дают ответы на комплексные вопросы, которые практически невозможно решить классическим компьютером. Чтобы проиллюстрировать, что они более эффективны, рассмотрим следующие примеры:

  • Классический компьютер. У нас есть формула У=2*N, где N- количество битов. Он может исследовать только одно состояние системы за один раз, т.е. У=2*50=100, У=2*100=200 и т.д.
  • Квантовый компьютер. Выполняет параллельные операции над всеми состояниями сразу: У=2N, где N- количество кубитов. Проведем расчет:  У=22=4, У=23=8. Таким образом, два кубита могут представлять четыре числа одновременно, а три кубита — восемь чисел и т.д.

Экспоненциальное увеличение мощности вместе с кубитом помогает решить задачу при помощи тестирования каждого возможного маршрута в одно и то же время, например, как с нашим лабиринтом. Квантовый компьютер использует запутанное квантовое состояние, чтобы оперативно найти правильный маршрут с гораздо меньшими расчетами.

Перспективы развития

Генеральный директор Intel, Роберт Свон отмечает, что квантовые компьютеры появятся через 10 лет. Безусловно, это изменит мир так же, как и первый микропроцессор. Хотя некоторые считают, что на создание квантового компьютера требуется всего 3 года. «Они просто не понимают, насколько сложна технология», — заявляет глава Intel.

компьютеры Quantum Experiences

Развитие квантовой технологии коснется многих сфер жизни:

  • Медицина. Такая технология поможет создавать новые лекарства, благодаря анализу сложных молекулярных и химических реакций.
  • Финансы. Поиск новых путей моделирования финансовых показателей, ключевых факторов глобального риска и наилучших проектов для инвестирования станет намного проще и быстрее.
  • Логистика. Она сможет построить цепочку поставок путем поиска лучших маршрутов в глобальных системах. Например, оптимизировать операции поставок для морского судна в курортный сезон будет совсем не сложно.

Многие компании такие, как IBM, Intel, D-Wave, Microsoft и Google, занимаются разработкой квантовых проектов. Однако сейчас они сталкиваются с неполадками в работе системы. Поскольку кубиты «выпадают» из квантового состояния, происходят ошибки при вычислениях. Они должны быть исправлены путем добавления еще большего количества кубитов, что увеличивает вычислительную мощность. А это, в свою очередь, главный минус при создании технологии.

IBM Quantum Experiences

Построенные на сегодняшний день квантовые компьютеры выполняют только специализированные математические задачи. Последнее устройство D-Wave имеет 2000 кубитов и стоит 15 миллионов долларов, но не может использоваться в разных сферах жизни и науки. Поэтому перед учеными стоит непростой вопрос создания более универсальной модели.

Квантовые компьютеры не заменят их классических собратьев. Но способность решать комплексно различные задачи  откроет новую «вселенную» информации и приведет к изменению нашего взгляда на мир. Сегодня ученым удалось построить примитивные квантовые компьютеры, регистры которых имеют всего несколько тысяч кубитов. Однако их построение в виде реального физического устройства – это фундаментальная задача физики XXI века. Поэтому, скорее всего, мы уже близки к Quantum Experiences.


Вам, может также понравиться...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *