Квантовый компьютер: не миф, а реальность

Квантовый компьютер: не миф, а реальность

Эпоха закона Гордона Мура, когда мощность компьютеров удваивалась каждые два года заканчивается – уже скоро размеры транзисторов в микросхемах и процессорах достигнут предела миниатюризации, сделать их меньше размера атома уже не удастся. Цифровая «роскошь», к которой мы так привыкли – видео сверхвысокой четкости на смартфонах, мгновенная передача и хранение гигантских объемов данных в любой точке мира, спутниковая навигация, трехмерное моделирование «на лету», прогнозы пробок и погоды, — через некоторое время перестанет радовать нас новыми возможностями, наступит стагнация. Если не будет найден какой-то волшебный способ продолжить наращивать вычислительные мощности.

Квантовые физики считают, что у них есть такая волшебная палочка: это принципы квантовой механики.

Квантовые объекты – ионы, атомы, электроны, фотоны – могут находиться в суперпозиции состояний. Они могут быть как знаменитый кот Шредингера одновременно «живыми» и «мертвыми», иметь спин, направленный вверх и вниз. Если заглянуть в «коробку» или пронаблюдать за фотоном, он перейдет («коллапсирует») в одно из этих состояний. Этот фокус можно использовать для вычислений.

Если обычные компьютеры основаны на использовании двоичной системы счисления, каждая элементарная ячейка в вычислительной машине может принимать значение 1 или 0, то элементарные ячейки квантовых компьютеров, кубиты, созданные из квантовых объектов, могут иметь значение 1 и 0 одновременно. Используя несколько взаимодействующих кубитов (скоро это слово будет в обиходе каждого компьютерщика) можно проводить вычисления, причем с поразительной скоростью.

Квантовый компьютер, состоящий из нескольких десятков кубитов, может решать некоторые задачи со скоростью, недоступной самым мощным современным суперкомпьютерам. Причем скорость вычислений не зависит от объема обрабатываемых данных. Если обычный компьютер должен обрабатывать биты по очереди, то квантовый компьютер получает решение сразу, в момент, когда проводится измерения кубитов.

Ученые из Российского квантового центра под руководством Алексея Устинова успешно работают над созданием элементов квантового компьютера, недавно они смогли создать первый в России сверхпроводящий кубит.

Алексей Устинов
Алексей Устинов на 3-ей международной конференции по квантовым технолгиям

Устинов признался, что сам долгое время был скептиком и не верил в перспективы квантовых компьютеров, но бурное развитие этого направления исследований превратило его в осторожного оптимиста. «Квантовые компьютеры — уже реальность, ученые, работавшие в этой области, уже должны дать дорогу инженерам», — сказал Устинов. «Хотя фундаментальные вопросы еще остаются, но события идут семимильными шагами», — добавил он.

Справка TopCrop.ru: стоимость квантового компьютера составляет $11 миллионов.