Что такое квантовый компьютер? Зачем нужен и где взять?
В данном выпуске мы расскажем вам что такое квантовый компьютер, принцип его работы, зачем он нужен и где его взять.
Что же такое квантовый компьютер? И в чем его отличие от обычного компьютера, который мы используем сейчас? Все дело в представлении информации. Если в обычных компьютерах за представление информации отвечают биты (нули и единички), то в квантовых компьютерах им на смену приходят квантовый биты (кубиты).
Сам по себе qubit вещь довольно простая! У него по прежнему два значения (или состояния) это те же нули и единички. Но различие в том, что в кубитах в один и тот же момент времени одна позиция может включать в себя и ноль и единицу. В обычных же битах одна позиция может принимать значения либо ноль, либо единицу. Одновременно два значения 1 бит принимать не может.
Конечно для простого человека не разбирающего в принципах работы обычного компьютера сложно будет понять как работает квантовый компьютер. Но уверен это вам будет интересно. Поэтому предлагаю посмотреть этот интересный видеовыпуск.
Особенности квантовых компьютеров
Квантовый компьютер (КК) — это вычислительная машина нового поколения, принцип действия которой отличается от классических устройств. В его основе лежат процессы, происходящие на просторах микромира, например:
- квантовая запутанность;
- неопределённость.
Электроны и прочее микрочастицы могут одновременно производить множество операций. Этот фактор делает КК чрезвычайно мощным. Устройство способно моментально выполнять вычисления, работая с гигантским объёмом данных в 100 млн раз быстрее классического компьютера.
Причина такой невероятной мощности кроется в особом принципе действия. Если в обычных машинах используются биты (0 или 1), то в новых устройствах — кубиты.
Кубит — это наименьший элемент для хранения информации в КК. Он способен одновременно находиться в различных состояниях, благодаря чему может принимать любое значение от 0 до 1, выполняя гигантское количество операций. Это свойство поможет значительно увеличить точность вычислений, а также сделает процесс научных открытий более эффективным.
Существуют ли настоящие квантовые компьютеры
Сейчас разработкой квантовых компьютеров занимаются крупные компании: Google, IBM, Microsoft, Intel, Amazon, Honeywell, D-Wave и другие. Так, в 2016 в Google представили компьютер из 9 кубитов. В 2019 году у IBM было уже 20 кубитов, а у Google — 53 кубита. Гонка за количеством кубитов продолжается и сейчас, но даже в 2021 году речь идет о 54 кубитах в компьютере IBM, 64 кубитах, которые заявлены компанией Honeywell, и 72 кубитах у компьютера Bristlecone от Google.
Компьютер D-Wave Advantage содержит 5000 кубитов и работает на принципе квантовой релаксации (квантового отжига) — к протекающим в нем процессам не применимы традиционные квантовые алгоритмы. Изображение: dwavesys.com
Особняком стоят разработки канадской компании D-Vawe, которая в 2007 году показала компьютер с 128 кубитами и к 2020 году довела их количество до 5000. Однако устройства D-Vawe не являются универсальными квантовыми компьютерами и могут решать только узкие задачи оптимизации.
Практика
К числу таких задач, в частности, относятся:
— поиск в массивах неструктурированных данных (радикальное ускорение обработки больших данных);
— разложение чисел на простые множители (алгоритм Шора, важен для преодоления криптозащиты данных — квантовый компьютер за секунды способен сделать то, на что у суперкомпьютера уйдут миллиарды лет);
— быстрое генерирование последовательности подлинно случайных чисел (практическое применение — одноразовые ключи для гарантированно защищенной передачи данных по открытому каналу связи; очевидно, о решении именно этой задачи и сообщил Google);
— моделирование квантовых систем — молекул и материалов (практическое применение — фармакология, средства защиты от биологического оружия), причем для решения таких задач достаточен «маломощный» квантовый компьютер с регистром до 100 кубит.
Но пока это лишь теоретические возможности. Физическая реализация квантовых компьютеров находится в стадии исследований и экспериментов, а развитие алгоритмов квантовых вычислений обеспечивается имитацией квантовых компьютеров с помощью устройств, лишенных квантовой природы.
Программное обеспечение квантовых вычислений — системы программирования и отладки программ — только предстоит создать. Это нетривиальная задача. Она не решена даже для традиционных суперкомпьютеров, мощность которых эффективно используется только для ограниченного круга задач.
С какими сложностями столкнулись ученые
Решить, какие из квантовых объектов наиболее целесообразно использовать для новых технологий, чтобы они выступали в роли кубитов, ученые пока что еще не смогли. Они рассматривают варианты с фотонами, электронами и другими частицами. Другая проблема заключается в нестабильности кубитов. Для контроля за этими частицами нужно очень мощное охлаждение.
Кто изобрел квантовый компьютер?
Основа квантовой механики была изложена еще в самом начале прошлого века, как гипотеза. Развитие ее связано с такими гениальными физиками, как Макс Планк, А. Эйнштейн, Поль Дирак. В 1980 г. Ю.Антонов предложил идею о возможности квантовых вычислений. А уже через год Ричард Фейнеман в теории смоделировал первый квантовый компьютер.
Сейчас создание квантовых компьютеров в стадии разработок и даже трудно предположить, на что способен квантовый компьютер. Но абсолютно ясно, освоение этого направления принесет людям много новых открытий во всех областях науки, позволит заглянуть в микро и макромир, узнать больше о природе разума, генетики.
Что такое интерфейс — многие думают, что это просто картинка, но в действительности понятие возникло еще со времен первых вычислительных машин. Сегодня термин имеет несколько значений, и у каждого – своя смысловая структура и функциональные составляющие.
Не всем известно, что такое прокси, хотя мы сталкиваемся с его работой ежедневно. Под термином понимают промежуточное звено между клиентом и сервером, совокупность служб, которые перерабатывают запросы с личных ПК и направляют по адресу.
Информация о том, что такое лоукостер и как правильно им пользоваться, будет полезной для людей, которые любят путешествовать и не хотят при этом тратить много денег. Есть несколько хитростей, важных при планировании поездки.
Многие пользователи сегодня слышали о таком термине, как root-права на Андроид. Это учетная запись администратора, которая предоставляет возможность перенастроить устройство по своему желанию, минуя все запреты.
