Ultimele decenii computerele s-au dezvoltat foarte repede. De fapt, în memoria unei singure generații, ei au plecat de la tubul voluminos, ocupând camere mari până la tablete miniatură. Memoria și viteza au crescut rapid. Dar a venit momentul când au apărut sarcini care depășeau puterea computerelor moderne de super-putere.
Ce este un calculator cuantic?
Apariția de noi sarcini care depășesc controlul computerelor obișnuite a forțat să caute noi oportunități. Și, ca o alternativă la computerele convenționale, a apărut cuantum. Un calculator cuantic este o tehnică informatică, baza acțiunii, care se bazează pe elementele mecanicii cuantice. Principalele prevederi ale mecanicii cuantice au fost formulate la începutul secolului trecut. Apariția sa a permis rezolvarea multor probleme ale fizicii care nu au găsit o soluție în fizica clasică.
Deși teoria cantitativă numără deja secolul al doilea, ea rămâne totuși de înțeles doar unui cerc îngust de specialiști. Dar există rezultate reale ale mecanicii cuantice, la care suntem deja obișnuiți - tehnologie laser, tomografie. Și la sfârșitul secolului trecut, teoria computării cuantice a fost dezvoltată de fizicianul sovietic Yu Manin. Cinci ani mai târziu, David Deutsch a dezvăluit ideea unei mașini cuantice.
Există un computer cuantic?
Dar întruparea ideilor nu a fost atât de simplă. Periodic, există rapoarte despre crearea unui alt calculator cuantic. Dezvoltarea unei astfel de tehnologii informatice este realizată de giganți în domeniul tehnologiei informației:
- D-Wave este o companie din Canada, care a fost prima care a lansat producția de computere cuantice de operare. Cu toate acestea, specialiștii discută dacă aceste computere sunt cu adevărat computere cuantice și ce avantaje le oferă.
- IBM - a creat un calculator cuantic și a deschis-o utilizatorilor de internet pentru experimente cu algoritmi cuantice. Până în 2025 compania intenționează să creeze un model capabil să rezolve deja probleme practice.
- Google - a anunțat lansarea în acest an a unui computer capabil să dovedească superioritatea calculatoarelor cuantice pe computerele convenționale.
- În mai 2017, oamenii de știință chinezi din Shanghai au spus că cel mai puternic computer cuantic din lume a fost creat, depășind analogii în frecvența procesării semnalului de 24 de ori.
- În iulie 2017, la Conferința de la Moscova privind tehnologiile cuantice, a fost anunțat că a fost creat un calculator cuantic de 51 de quinte.
Care este diferența dintre un computer cuantic și un computer obișnuit?
Diferența fundamentală a unui calculator cuantic în abordarea procesului de calcul.
- Într-un procesor convențional, toate calculele se bazează pe biți care există în două stări 1 sau 0. Aceasta înseamnă că toate lucrările sunt reduse la analizarea unei cantități uriașe de date pentru respectarea condițiilor specificate. Calculatorul cuantic se bazează pe qubits (biți cuantic). Caracteristica lor este abilitatea de a fi în stare 1, 0, și simultan 1 și 0.
- Capacitățile unui calculator cuantic sunt în mod semnificativ sporite, deoarece nu este nevoie să căutați răspunsul corect între set. În acest caz, răspunsul este ales din variantele deja disponibile, cu o anumită probabilitate de corespondență.
Pentru ce este un calculator cuantic?
Principiul unui calculator cuantic, construit pe alegerea unei soluții cu suficientă probabilitate și abilitatea de a găsi o astfel de soluție de multe ori mai repede decât computerele moderne, determină scopul utilizării acesteia. Mai întâi de toate, apariția acestui tip de tehnologie informatică îngrijorează criptografii. Acest lucru se datorează capacității unui calculator cuantic de a calcula cu ușurință parolele. Deci, cel mai puternic calculator cuantic, creat de oameni de știință ruso-americani, este capabil să obțină chei către sistemele de criptare existente.
Există, de asemenea, sarcini mai utile pentru computerele cuantice, ele sunt legate de comportamentul particulelor elementare, geneticii, sănătății, piețelor financiare, protecția rețelelor împotriva virușilor, inteligența artificială și multe altele pe care computerele obișnuite nu le pot rezolva.
Cum este aranjat un computer cuantic?
Construcția unui calculator cuantic se bazează pe utilizarea quibților. Ca performanță fizică a qubits utilizate în prezent:
- inele de superconductori cu jumperi, cu curent multidirecțional;
- atomi individuali, sub influența fasciculelor laser;
- ioni;
- fotoni;
- sunt dezvoltate variante de utilizare a nanocristalelor de semiconductori.
Calculator cuantic - principiul funcționării
Dacă există certitudine cu un calculator clasic la locul de muncă, atunci întrebarea despre cum funcționează un computer cuantic este dificil de răspuns. Descrierea funcționării unui calculator cuantic se bazează pe două expresii incomprehensibile:
- principiul suprapunerii este o chestiune de qubits capabili să fie simultan în pozițiile 1 și 0. Aceasta permite efectuarea mai multor calcule simultan, mai degrabă decât sortarea opțiunilor, ceea ce oferă un câștig mare în timp;
- entanglementul cuantic este un fenomen remarcat de A. Einstein, care este interconectarea a două particule. Cu simple cuvinte, dacă una din particule are o elicitate pozitivă, atunci a doua are o elicitate pozitivă. Această relație are loc indiferent de distanță.
Cine a inventat calculatorul cuantic?
Baza mecanicii cuantice a fost expusă la începutul secolului trecut, ca o ipoteză. Dezvoltarea lui este legată de fizicieni străluciți precum Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. În 1980, Antonov a propus ideea posibilității de calcul cuantic. Un an mai târziu, Richard Feyneman a conceput modelul primului computer cuantic.
Acum, crearea calculatoarelor cuantice în stadiul de dezvoltare și chiar dificil de imaginat ce poate face un calculator cuantic. Dar este absolut clar că stăpânirea acestei direcții va aduce oamenilor multe descoperiri noi în toate domeniile științei, ne va permite să privim în lumea micro și macro, să aflăm mai multe despre natura minții, a geneticii.