Квантовый компьютер что это такое простыми словами?

17 ответов на вопрос “Квантовый компьютер что это такое простыми словами?”

  1. Burighma Ответить

    Прошу прощения за такую простыню, но это должно ответить на твой вопрос о “конце безопасности”. =)
    “Но для квантовых компьютеров открыт и дополнительный класс новых задач, которые не способен решить ни один классический компьютер. По странному совпадению, одной из первых таких задач обнаружили задачу, также связанную с криптографией с открытым ключом. На этот раз дело не в разрушении существующей системы, а в реализации новой абсолютно секретной системы квантовой криптографии. В 1989 году в Нью-Йорке, в Исследовательском Центре IBM , в офисе теоретика Чарльза Беннетта был построен первый рабочий квантовый компью­тер. Это был специализированный квантовый компьютер, состоящий из двух квантовых криптографических устройств, спроектированных Беннеттом и Жилем Брассаром из Монреальского Университета. Этот компьютер стал первой машиной, выполнившей небанальные вычисле­ния, которые не смогла бы выполнить ни одна машина Тьюринга.
    В квантовой криптосистеме Беннета и Брассара послания кодиру­ются состояниями отдельных фотонов, испускаемых лазером. Несмот­ря на то, что для передачи сообщения необходимо много фотонов (один фотон на бит, плюс те фотоны, которые тратятся на всевозможные не­эффективности) , такие машины можно построить, используя сущест­вующую технологию, потому что для выполнения своих квантовых вычислений им необходим один фотон на раз. Секретность системы Основана не на трудности обработки, как классической, так и квантовой, а непосредственно на свойствах квантовой интерференции: именно она дает этой системе абсолютную секретность, которую невозможно обеспечить с помощью классических методов. Никакой объем будущих вычислений ни на каком компьютере через миллионы или триллионы лет не поможет тому, кто хотел бы подслушать послания, закодиро­ванные квантовым методом: поскольку, если кто-либо общается через среду, демонстрирующую интерференцию, то он сможет обнаружить подслушивающих его людей. В соответствии с классической физикой нет ничего, что может помешать подслушивающему, который имеет физический доступ к среде связи, например, к телефонной линии, пу­тем установки пассивного подслушивающего устройства. Но как я уже объяснил, если кто-либо осуществляет какое-либо измерение кванто­вой системы, он изменяет ее последующие интерференционные свойст­ва. От этого эффекта зависит протокол связи. Связывающиеся стороны эффективно ставят повторяющиеся эксперименты по интерференции, согласуя их через общественный канал связи. Только когда интерфе­ренция пройдет проверку на отсутствие подслушивающих, они перехо­дят к следующей стадии протокола, состоящей в том, чтобы использо­вать некоторую часть переданной информации в качестве криптогра­фического ключа. В худшем случае упорный подслушивающий может помешать связи состояться (хотя, безусловно, этого проще достичь, пе­ререзав телефонную линию). Но что касается чтения сообщения, это может сделать только получатель, для которого оно предназначено, это гарантируют законы физики.”
    /Дэвид Дойч – Структура Реальности.Глава 9. Квантовые компьютеры./

  2. Poloskun Ответить

    Многие из нас слышали о квантовом компьютер, но что он собой представляет, а главное какие задачи с помощью него можно решать, известно далеко не всем. Квантовый компьютер уже несколько лет активно изучают лучшие умы мира; он даже появлялся на обложке журнала Time, с подписью: «Он обещает решить некоторые самые сложные проблемы человечества, при этом никто не знает, как он в действительности работает».

    Сейчас компьютеры исследуют многие ученые и крупные компании, такие как Google, IBM, Microsoft и другие. По их словам, если такой компьютер все же удастся создать, то это будет настоящий прорыв, сравнимый с открытием классических компьютеров.

    Квантовый компьютер и непреодолимые трудности

    Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, работающее по принципам квантовой механики, которую по праву можно назвать самым сложным разделом физики. Квантовая механика зародилась в начале 20-ого века, и изучает поведение квантовых систем и ее элементов. Квантовая частица может находиться в нескольких местах и состояниях одновременно, поэтому по определению квантовая механика полностью противоречит общей теории относительности. Но давайте не будем углубляться в науку, а вернемся к нашей главной теме — квантовому компьютеру.
    В начале века выяснилось, что использование электрических схем для создания вычислительных устройств имеет свои границы, и все они практически были достигнуты. Сейчас же перед человечеством встают все новые и новые задачи, для решения которых классических компьютеров будет недостаточно. Самый простой пример такой задачи — это разложение больших чисел на множители. Для этой цели было построено большинство криптографических систем. Это покажется банальным но, если бы кому-то удалось быстро разложить большое число на простые множители, то для него стали доступны транзакции во всех банках мира.
    Другая не менее важная задача, с которой современные компьютеры никогда не смогут справиться — это моделирование квантовых систем и молекул ДНК. Исходя из этого, можно сделать вывод, что создание квантовых компьютеров — весьма перспективное решение, которое позволит решить эти и многие другие проблемы.

    Принцип работы квантового компьютера


    Классический компьютер работает на основе транзисторов и кремниевых чипов, которые используют для обработки информации бинарный код, состоящий из нулей и единиц. Бит, как минимальная единица информации имеет два базовых состояния: 1 и 0. Изменения этих состояний можно легко контролировать: объекты могут либо находиться в конкретном месте, либо — не находится. Именно поэтому многие физические объекты внешнего мира можно перенести в виртуальный с помощью сложных комбинаций битов. Работа же квантового компьютера будет основываться на принципе суперпозиции, а вместо битов будут использоваться кубиты (квантовые биты), которые одновременно могут находиться во всевозможных состояниях (в 1 и 0 одновременно). По словам ученных, за счет этого квантовые компьютеры для определенных классов задач будут в миллионы раз мощнее нынешних. Сейчас уже описаны десятки всевозможных алгоритмов работы квантового компьютера, даже разрабатываются особые языки программирования.
    По большому счету, мир использует квантовые технологии уже давно. Лазеры, томографы и сверхчувствительные микроскопы базируются на массовых эффектах, создаваемых большими группами квантовых частиц или волн, которые подчиняются законам квантовой механики. Основная же задача состоит в использовании этих эффектов для отдельных частиц, а не групп в целом.

    Для чего нужен квантовый компьютер?


    Пока ученные трудятся над созданием квантового компьютера, они одновременно ищут ему применение. Главным остается тот факт, что такой компьютер сможет моментально совершать вычисления и работать с большим объемом данных.
    С помощью квантовых компьютеров можно оптимизировать множество процессов: от медицины и до машиностроения. Например, у людей появится возможность диагностировать рак на более ранних стадиях, или делать более сложные автопилоты. Как упоминалось ранее, с помощью квантового компьютера будет возможно быстро раскладывать большие числа на множители и моделировать молекулы ДНК. Также существует теория того, что квантовый компьютер будет справляться с задачами, которые обычный компьютер решить не в состоянии или потратит на это тысячи лет вычислений. Это, допустим, создание искусственного интеллекта или поиск разумных существ во Вселенной, кроме человека. В любом случае все ученные сходятся на том, что это создание такого компьютера будет настоящим прорывом, возможно, главным в истории человечества.

    Исправление ошибок — основная проблема квантовых компьютеров


    Ошибки в квантовых компьютерах можно разделить на два главных уровня. Ошибки первого уровня присущи всем компьютерам, в том числе и классическим. К таким ошибкам относится непроизвольная смена кубитов из-за внешнего шума (например: космических лучей или радиации). С этой проблемой недавно удалось справиться специалистам из компании Google. Для решения этой проблемы команда ученых во главе с Джулианом Келли создала особую квантовую схему из девяти кубитов, которые ищут ошибки в системе. Остальные кубиты отвечают за сохранность информации, таким образом, сохраняя ее дольше, нежели с использованием единичного кубита. Однако основная проблема никуда не делась, остается второй уровень ошибок.
    Кубиты изначально по своей природе нестабильны, они мгновенно забывают информацию, которую вы хотите сохранить на квантовый компьютер. Под воздействием на кубит окружающей среды нарушается связь внутри квантовой системы (процесс декогеренции). Чтобы избавиться от этого, квантовый процессор нужно максимально изолировать от воздействия внешних факторов. Как это сделать? — пока остается загадкой. По словам экспертов, 99% мощности такого компьютера уйдет на исправления ошибок, и лишь 1% хватит для решения любых задач. Конечно, от ошибок не удастся избавиться полностью, но если минимизировать их до определенного уровня, квантовый компьютер сможет работать.

    Насколько человечество близко к созданию квантовых компьютеров?


    Дать ответ на этот вопрос сейчас очень сложно — практически невозможно. Новости о прорывах в этой сфере появляются регулярно, но нельзя сказать, что они глобальные. В создании квантовых компьютеров заинтересованы все: начиная военными и заканчивая технологическими компаниями. Компания D-Wawe, с которой активно сотрудничает Google и NASA, заявляет, что создала процессор с 84 кубитами, но критики, проанализировавшие его сообщили, что он работает как классический. IBM несколько лет назад объявили, что создали чип с тремя кубитами, а Microsoft основательно занимается разработкой квантовых компьютеров еще с 2007 года.
    По прогнозу исследователей из компании Cisco Systems, полноценный рабочий квантовый компьютер появится к середине следующего десятилетия, и будут по мощности сравним с человеческим мозгом. В любом случае проблема разработки новых совершенных компьютеров будет актуальна до тех пор, пока человечество не научится исправлять квантовые ошибки второго уровня. Если это когда-то случится, то до создания рабочего квантового компьютера останется лишь несколько лет.

  3. кайфовый я Ответить


    Казалось бы, все здорово, но есть одна важная проблема — как нам узнать результат вычислений? С обычным ПК все просто — мы можем взять и считать его, напрямую подключившись к процессору: логические 0 и 1 там совершенно определенно интерпретируются как отсутствие и наличие заряда. Но вот с кубитами такое не пройдет — ведь в каждый момент времени он находится в произвольном состоянии. И тут нам на помощь приходит квантовая запутанность. Ее суть заключается в том, что можно получить пару частиц, которые связаны друг с другом (говоря научным языком — если, к примеру, проекция спина одной запутанной частицы отрицательна, то другой обязательно будет положительной). Как это выглядит на пальцах? Допустим, у нас есть две коробки, в которых лежит по бумажке. Мы разносим коробки на любое расстояние, открываем одну из них и видим, что бумажка в ней в горизонтальную полоску. Это автоматически означает, что другая бумажка будет в вертикальную полоску. Но вот проблема в том, что как только мы узнали состояние одной бумажки (или частицы), квантовая система рушится — неопределенность исчезает, кубиты превращаются в обычный биты.
    Поэтому вычисления на квантовых компьютерах по сути одноразовы: мы создаем систему, которая состоит из запутанных частиц (где находятся их вторые «половинки» мы знаем). Мы проводим вычисления, и после этого «открываем коробку с бумажкой» — узнаем состояние запутанных частиц, а значит и состояние частиц в квантовом компьютере, а значит и результат вычислений. Так что для новых вычислений нужно снова создавать кубиты — просто «закрыть коробку с бумажкой» не получится — мы ведь уже знаем, что нарисовано на бумажке.
    Возникает вопрос — раз квантовый компьютер может моментально подбирать любые пароли — как защитить информацию? Неужели с приходом таких устройств исчезнет конфиденциальность? Конечно же нет. На помощь приходит так называемое квантовое шифрование: оно основано на том, что при попытке «прочесть» квантовое состояние оно разрушается, что делает любой взлом невозможным.
    Домашний квантовый компьютер
    Ну и последний вопрос — раз квантовые компьютеры такие классные, мощные и не взламываемые — почему мы ими не пользуемся? Проблема банальна — невозможность реализовать квантовую систему в обычных домашних условиях. Для того, чтобы кубит мог существовать в состоянии суперпозиции бесконечно долго, нужны крайне специфические условия: это полный вакуум (отсутствие других частиц), температура, максимально близкая к нулю по Кельвину (для сверхпроводимости), и полное отсутствие электромагнитного излучения (для отсутствия влияния на квантовую систему). Согласитесь, создать такие условия дома мягко говоря трудновато, а ведь малейшее отклонение приведет к тому, что состояние суперпозиции исчезнет, и результаты вычислений будут неверными. Вторая проблема — это заставить кубиты взаимодействовать друг с другом — при взаимодействии их время жизни катастрофически уменьшается. В итоге самый максимум на данный день — это квантовые компьютеры с парой десятков кубитов.
    Однако, есть квантовые компьютеры от D-Wave, которые имеют 1000 кубитов, но, вообще говоря, настоящими квантовыми компьютерами они не являются, ибо не используют принципы квантовой запутанности, поэтому они не могут работать по классическим квантовым алгоритмам:

    Но все же такие устройства оказываются ощутимо (в тысячи раз) мощнее обычных ПК, что можно считать прорывом. Однако заменят пользовательские устройства они ох как не скоро — для начала нам нужно или научиться создавать условия для работы таких устройств дома, или же наоборот, «заставить» работать такие устройства в привычных нам условиях. Шаги во втором направлении уже были сделаны — в 2013 году был создан первый двухкубитный квантовый компьютер на алмазе с примесями, работающий при комнатной температуре. Однако увы — это всего лишь опытный образец, да и 2 кубита — маловато для вычислений. Так что ждать квантовых ПК еще очень и очень долго.

  4. Adoratius Ответить

    На обычном компьютере с помощью трех битов мы могли представить только одно решение за раз, например, 001. Однако на квантовом компьютере с помощью трех кубитов мы можем одновременно представить все восемь решений.
    Пока нет единой точки зрения на данный феномен. Можно рассматривать его следующим образом.
    Прежде всего давайте посмотрим на первый кубит из трех. Когда он одновременно принимает значение 0 и 1, это похоже на создание двух параллельных миров (да, звучит странно, но давайте пока воздержимся от полемики).
    В одном из миров кубит равен 0, в другом он равен 1. Что произойдет, если второй кубит также одновременно установить на 0 и 1? В этом случае у нас появится четыре параллельных мира. В первом мире оба кубита установлены на 0 (00). Во втором они равны 01. В третьем — 01, в четвертом — 11.
    Похожим образом, если установить все три кубита на 0 и 1, возникнут восемь параллельных миров: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111.
    Аналогия немного странная, однако она помогает правильно интерпретировать поведение кубитов в реальном мире. Выполняя некие вычисления на кубитах, вы на самом деле одновременно проводите их на всех восьми параллельных мирах. Таким образом, вместо того, чтобы последовательно находить каждое решение, мы можем вычислить их все сразу.
    В этом конкретном примере квантовый компьютер теоретически найдет одно из лучших решений за доли секунды (001 или 110):

  5. писюН@стiк Ответить

    Как работает квантовый компьютер
    Создание квантового компьютера
    Счет на кубиты, кубитный квантовый компьютер
    Квантовый компьютер в России
    В итоге
    Квантовые компьютеры обещают настоящую революцию, причем не только в вычислениях, но и в реальной жизни. Медиа пестрят заголовками про то, как квантовые компьютеры уничтожат современную криптографию, а мощность искусственного интеллекта, благодаря им возрастет на порядки.
    За последние 10 лет квантовые компьютеры прошли путь от чистой теории до первых работающих образцов. Правда, до обещанной революции предстоит пройти еще немалый путь, да и ее влияние в итоге может оказаться не таким всеобъемлющим, как представляется сейчас.

    Как работает квантовый компьютер

    Квантовый компьютер – устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности. Основным элементом в таких вычислениях является кубит, или квантовый бит. За всеми этими словам кроется довольно сложная математика и физика, но если их максимально упростить, то получится примерно следующее.
    В обычных компьютерах мы имеем дело с битами. Бит – единица измерения информации в двоичной системе. Он может принимать значение 0 и 1, что очень удобно не только для математических операций, но и для логических, так как нулю можно сопоставить значение «ложно», а единице – «истинно».

    Современные процессоры построены на базе транзисторов, полупроводниковых элементов, которые могут пропускать, либо не пропускать электрический ток. Иначе говоря, выдавать два значения 0 и 1. Точно также во флеш-памяти транзистор с плавающим затвором может хранить заряд. Если он есть, мы получаем единицу, если его нет – ноль. Аналогичным образом работает и магнитная цифровая запись, только носителем информации там является магнитная частичка, либо имеющая, либо не имеющая заряд.
    При вычислениях мы считываем из памяти значение бита (0 или 1) и затем пропускаем ток через транзистор и в зависимости о того, пропускает он его или нет, получаем на выходе новый бит, возможно, имеющий другое значение.
    Что такое кубиты для квантовых компьютеров? В квантовом компьютере основным элементом является кубит – квантовый бит. В отличие от обычного бита он находится в состоянии квантовой суперпозиции, то есть имеет значение и 0, и 1, и любые их сочетания в любой момент времени. Если в системе находится несколько кубитов, то изменение одного также влечет за собой изменение всех остальных кубитов.

    Это позволяет одновременно просчитывать все возможные варианты. Обычный процессор с его бинарными вычислениями, фактически просчитывает варианты последовательно. Сначала один сценарий, потом другой, потом третий и т.д. Чтобы ускорить, начали применять многопоточность, запуская вычисления параллельно, предвыборку, чтобы предугадывать возможные варианты ветвления и просчитывать их заранее. В квантовом компьютере это все делается параллельно.
    Отличается и принцип вычислений. В каком-то смысле квантовый компьютер уже содержит все возможные варианты решения задачи, нашей задачей только является считать состояние кубитов и… выбрать из них правильный вариант. И вот тут начинаются сложности. В этом и заключается принцип работы квантового компьютера.

    Создание квантового компьютера

    Какой будет физическая природа квантового компьютера? Добиться квантового состояния можно только у частиц. Кубит не построишь из нескольких атомов, как транзистор. Пока эта проблема до конца не решена. Есть несколько вариантов. Используются зарядовые состояния атомов, например, присутствие или отсутствие электрона в обычной точке, сверхпроводящие элементы, фотоны и т.д.

    Столь «тонкие материи» накладывают ограничения и на измерения состояния кубитов. Энергии крайне малые, необходимы усилители, чтобы прочитать данные. Но усилители могут оказывать воздействия на квантовую систему и менять ее состояния, впрочем, не только они, но даже сам факт наблюдения может иметь значение.
    Квантовые вычисления предполагают последовательность операций, которые совершаются с одним или несколькими кубитами. Те в свою очередь ведут за собой изменения всей системы. Задача выбрать из ее состояний правильное, дающее результат вычислений. При этом может быть сколь угодно много состояний, максимальное приближенных к таковому. Соответственно, точность таких вычислений почти всего будет отличаться от единицы.
    Таким образом, для полноценного квантового компьютера нужны значительные достижения в физике. Кроме того, программирование для квантового компьютера будет отличаться от существующего сейчас. Наконец, квантовые компьютеры не смогут решить задачи, которые не под силу обычным, но в состоянии ускорить решения тех, с которыми они справляются. Правда, опять же не все.

    Счет на кубиты, кубитный квантовый компьютер

    Постепенно проблемы на пути к квантовому компьютеру снимаются. Первые кубиты были построены еще в начале века. Процесс ускорился в начале десятилетия. Сегодня разработчики уже в состоянии произвести процессоры с десятками кубитов.

    Последним по времени прорывом стало создание процессора Bristlecone в недрах Google. В марте 2018 года компания заявила, что смогла построить 72-кубитный процессор. На каких физических принципах построен Bristlecone Google не сообщает. Однако считается, что для достижения «квантового превосходства», когда квантовый компьютер начинает превосходить обычный, достаточно 49 кубитов. Google удалось выполнить это условие, но уровень ошибок в 0,6% пока выше требуемого в 0,5%.
    Осенью 2017 года IBM объявила о создании прототипа 50-кубитового квантового процессора. Он проходит тестирование. Но в 2017 году IBM открыла свой 20-кубитовый процессор для облачных вычислений. В марте 2018 года была запущена меньшая версия IBM Q. Ставить эксперименты на таком компьютере могут все желающие. По их результатам уже вышло 35 научных работ.

    Еще в начале 10-летия на рынке появилась шведская компания D-Wave, которая позиционировала свои компьютеры как квантовые. Она породила множество споров, так как объявляла о создании 1000-кубитных машин, в то время как признанные лидеры «ковырялись» всего лишь с парой кубитов. Компьютеры шведских разработчиков продавались по цене в $10-15 миллионов, так что проверить их было не так просто.

    Компьютеры D-Wave не являются квантовыми в прямом смысле этого слова, но используют некоторые квантовые эффекты, которые можно применять для решения некоторых задач оптимизации. Иначе говоря, не все алгоритмы, которые могут быть выполнены на квантовом компьютере, получают на D-Wave квантовое ускорение. Google приобрела одну из систем шведов. В результате ее исследователи признали компьютеры «ограниченно квантовыми». При этом выяснилось, что кубиты сгруппированы кластерами по восемь, то есть их реальное число заметно меньше, чем декларируемое.

    Квантовый компьютер в России

    Традиционно сильная школа физики позволяет внести существенный вклад в решение физических проблем для создания квантового компьютера. В январе 2018 года россияне создали усилитель сигнала для квантового компьютера. Учитывая, что своей работой усилитель сам по себе способен влиять на состояние кубитов, уровень генерируемого им шума должен мало отличаться от «вакуумного». Это и удалось российским ученым из лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» и двух институтов РАН. Для создания усилителя использовались сверхпроводники.

    В России также создан квантовый центр. Это негосударственная исследовательская организация, занимающаяся исследованиями в области квантовой физики. В том числе она занимается проблемой создания кубитов. За центром стоит бизнесмен Сергей Белоусов и профессор Гарвардского университета Михаил Лукин. Под его руководством в Гарварде уже был создан 51-кубитовый процессор, который некоторое время до анонса Bristlecon был самым мощнейшим квантовым компьютером устройством в мире.
    Развитие квантовых вычислений стало частью госпрограммы «Цифровая экономика». В 2018-20 года на работы в этой сфере будет выделяться господдержка. Планом мероприятий предусмотрено создание квантового симулятора на восьми сверхпроводниковых кубитах. После этого будет решаться вопрос дальнейшего масштабирования данной технологии.
    Кроме того, до 2020 года в России собираются опробовать еще одну квантовую технологию: построение кубитов на нейтральных атомах и заряженных ионах в ловушках.
    Одной из целей программы является создание устройств квантовой криптографики и квантовых коммуникаций. Будут созданы центры распределения квантовых ключей, которые будут их раздавать потребителям – банкам, дата-центрам, отраслевым предприятиям. Считается, что полноценный квантовый компьютер может за считанные минуты сломать любой современный алгоритм шифрования.

    В итоге

    Итак, квантовые компьютеры пока все еще остаются экспериментальными. Маловероятно, что полноценный квантовый компьютер, обеспечивающий действительно высокую вычислительную мощность, появится раньше следующего десятилетия. Производство кубитов и построение из них стабильных системы все еще далеко от совершенства.
    Судя по тому, что на физическом уровне квантовые компьютеры имеют несколько решений, которые отличаются технологиями и, вероятно, стоимостью, они не будут унифицированы еще лет 10. Процесс стандартизации может растянуться надолго.
    Кроме того, уже сейчас понятно, что квантовые компьютеры и в течение следующего десятилетия, скорее всего, будут «штучными» и очень дорогими устройствами. Вряд ли они окажутся в кармане у простого пользователя, но списке суперкомпьютеров можно ожидать их появления.
    Вероятно, что квантовые компьютеры будут предлагаться в «облачной» модели, когда их ресурсы смогут задействовать заинтересованные исследователи и организации.

  6. Thunderflame Ответить

    Короче так, братаны. Объясняю па пацански: Пытаются изобрести вечный двигатель.
    Второе начало термодинамики, которое неизбежно и виновато в том, что “изменения в природе происходят год от года”, пытаются заморозить или найти такие состояния, где оно работает на минимальной скорости. Что это за перец такой – второе начало, не знает никто. Не то чтобы они были совсем тупые. Тут другое. Они тупые … в принципе. То есть они используют тупые принципы мышления.
    “Второе начало” ассиметричное по своей сути. А мышление у них симметричное. Асимметричные феномены отрицают. Как Пифагор начал, так и повелось. «Иррациональности не бывает». Кто поверит в иное – с корабля в пучину вниз башкой. С тех пор ни-ни. Даже думать забудь. Рациональное – симметричное – разумное. Нерациональное – ассиметричное – тупое, шо твоя лысина. От такая наука. Аргументы на уроне понтов – пальцы веером, морда клином, кто против – получает по рогам копытом. «Приветос, приветос, с разворота пяткой в нос». Никаких понятий за святое. Понт как критерий истины.
    Вместо того чтобы пользовать ассиметричные алгоритмы, оне создают симметричные, супротив природы матушки. Ну она их за это и в хвост, и в гриву – головой вниз в самою пучину. Что посеешь…
    Прочитай, кому терпения хватит, этого автора. У него природа живет по законам квантовой механики. Почему квантовой механики, а не квантовой физики? Стыдно. Стыдно такое физикой называть. Физического смысла в самой этой теории нет, только выводы и прогнозы совпадают с экспериментами, а то, как эта механика работает, в самой этой логике физики нет. Перевожу на русский этот понт: Если природа имеет характер квантовой механики, а механика не имеет физического смысла, то и природа не имеет физического смысла. Отсюда приходим к постмодернизму – в природе смысла нет. Далее – в жизни смысла нет. Ну и на закусь классика – мы все умрем. Оптимисты, чё.

  7. @лунтик@ Ответить

    Хозяйке на заметку. Современные системы, например лежащие в основе SSL, HTTPS, VPN и т.п., обычно шифруют все данные с помощью секретного ключа и симметричного алгоритма. Ключ одинаков у отправителя и получателя (отсюда название симметричный), устанавливается в начале сессии при помощи второй, асимметричной криптосистемы. Асимметричный алгоритм используется только для передачи секретного ключа в силу своей вычислительной сложности. Безопасность асимметричной криптосистемы основана на математической сложности решения той или иной задачи, например разложения на множители очень больших целых чисел (алгоритм RSA). Даже просто перемножить два больших числа относительно трудоемко, что уж говорить о переборе!  То есть речь идет о том, что шпион может перехватить сообщения, но на расшифровку уйдет неразумно много времени (от десятков до миллионов лет в зависимости от длины ключа). Как выясняется, квантовые компьютеры при помощи алгоритма Шора приходят к необходимому состоянию, соответствующему найденному решению математической задачи, существенно быстрее — почти так же быстро, как обычный компьютер проводит шифрование. Таким образом, несмотря на необходимость нескольких запусков и поддержку со стороны классических компьютеров,  квантовый компьютер может за очень короткое время подобрать числа для асимметричного алгоритма, что поможет атакующему извлечь секретный ключ и дальше спокойно расшифровывать основной обмен сообщениями. Качественные симметричные алгоритмы, например AES, кстати, не имеют особенностей, которые хотя бы теоретически приводили к таким опасным последствиям. В частности, квантовый компьютер, по имеющимся оценкам, может ускорить перебор ключей AES, но не радикально. Поиск 256-битного ключа AES  на квантовом компьютере эквивалентен поиску 128-битного ключа на обычном — вполне терпимо, запас прочности остается большим.

    В чем трудность

    Квантовый компьютер, быть может, давно стоял бы на столе каждого малолетнего хакера, желающего читать переписку одноклассников в «ВКонтакте», но создание компьютера сопряжено с рядом чисто инженерных сложностей, которые настолько велики, что некоторые специалисты считают создание «полноценного» квантового компьютера невыполнимой задачей. Главная проблема состоит в том, чтобы поддерживать кубиты в состоянии запутанности, поскольку любая квантовая система то и дело норовит «свалиться» в классическую, лишенную неопределенности. Тут нельзя не упомянуть многострадального кота Шредингера, который все же не может быть жив и мертв одновременно, а в квантовом компьютере это удивительное состояние должно поддерживаться достаточное время для прогона задачи и измерения результатов. Обычно речь идет о наносекундах, в лучших системах — единицах секунд. Сложность задачи растет с ростом числа кубитов. Для решения задач по взлому шифров нужен квантовый компьютер с 500–2000 кубитов (в зависимости от разрядности ключа в криптоалгоритме), в то время как большинство существующих систем оперируют с единицами кубитов (рекорд – 14 кубитов). Таким образом, взлом вашего SSL-сертификата на квантовом компьютере сегодня еще невозможен, но, возможно, будет реален уже через пять лет.

  8. ХаКеР Ответить

    Основные условия публикации
    – Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.
    – Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.
    – Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.
    – Видеоматериалы должны иметь описание.
    – Названия должны отражать суть исследования.
    – Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.
    Не принимаются к публикации
    – Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.
    – Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.
    – Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.
    Наказывается баном
    – Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.
    – Попытки использовать сообщество для рекламы.
    – Фальсификация фактов.
    – Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.
    – Троллинг, флейм.
    – Нарушение правил сайта в целом.
    Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.

  9. OsTApi Ответить

    Появление новых задач, неподвластных обычным компьютерам, заставило искать новые возможности. И, как альтернатива обычным компьютерам, появился квантовый. Квантовый компьютер – это вычислительная техника, в основу действия, которой положены элементы квантовой механики. Основные положения квантовой механики были сформулированы в начале прошлого века. Ее появление позволило решить многие задачи физики, которые не находили решения в классической физике.
    Хотя теория квантов уже насчитывает второе столетие, она по-прежнему остается понятной только узкому кругу специалистов. Но есть и реальные результаты квантовой механики, к которым мы уже привыкли – лазерная техника, томография. А в конце прошлого века была разработана теория квантовых вычислений советским физиком Ю. Маниным. Через пять лет Дэвид Дойч обнародовал идею квантовой машины.

    Существует ли квантовый компьютер?

    Но воплощение идей оказалось не столь простым. Периодически появляются сообщения о то, что создан очередной квантовый компьютер. Над разработкой такой вычислительной техники работают гиганты в области информационных технологий:
    D-Wave – компания из Канады, которая первой начала выпуск действующих квантовых компьютеров. Тем не менее идут споры специалистов, насколько реально являются квантовыми эти компьютеры и какие преимущества они дают.
    IBM – создала квантовый компьютер, причем открыла к нему доступ для пользователей интернета для экспериментов с квантовыми алгоритмами. К 2025 году компания планирует создать модель, способную решать уже практические задачи.
    Google – анонсировала выпуск в этом году компьютера, способного доказать превосходство квантовых на обычными компьютерами.
    В мае 2017 г. Китайские ученые в Шанхае заявили, что создан самый мощный квантовый компьютер в мире, превосходящий аналоги по частоте обработки сигналов в 24 раза.
    В июле 2017 г. На Московской конференции по квантовым технологиям было заявлено о том, что был создан 51-кубитный квантовый компьютер.

    Чем отличается квантовый компьютер от обычного?

    Принципиальное отличие квантового компьютера в подходе к процессу вычисления.
    В обычном процессоре все вычисления строятся на основе битов, бывающих в двух состояний 1 либо 0. То есть, вся работа сводится к анализу огромного количества данных на предмет соответствия заданным условиям. В основу квантового компьютера положены кубиты (квантовые биты). Их особенностью является возможность быть в состоянии 1, 0, а также одновременно 1 и 0.
    Возможности квантового компьютера значительно возрастают, так как нет необходимости искать нужный ответ среди множества. В этом случае ответ выбирается из уже имеющихся вариантов с определенной долей вероятности соответствия.

    Для чего нужен квантовый компьютер?

    Принцип квантового компьютера, выстроенный на выборе решения с достаточной долей вероятности и способность находить такое решение в разы быстрее, чем современные компьютеры, определяет и цели его использования. Прежде всего, появление такого вида вычислительной техники беспокоит криптографов. Это связано со способностями квантового компьютера с легкостью вычислять пароли. Так, самый мощный квантовый компьютер, созданный российско-американскими учеными, способен получить ключи к существующим системам шифрования.

  10. ens0nik Ответить

    Что касается квантовой запутанности, то тут состояния двух или более частиц зависят друг от друга. То есть, говоря о тех же фотонах, если изменение спина одной частицы приводит к тому, что она становится положительной, то вторая автоматически становится отрицательной, и наоборот. При этом измерив состояние первой частицы, мы мгновенно лишаем вторую частицу состояния квантовой запутанности.
    Оперирует квантовый компьютер не битами, а кубитами, отличающихся от первых тем, что одновременно могут находиться в двух состояниях — 0 и 1. Это позволяет обрабатывать информацию значительно быстрее.
    С фотонами все чуть проще. Фотон это «частичка света», если говорить очень утрировано. Более научное определение это элементарная частица электромагнитного излучения, способная переносить электромагнитное взаимодействие.
    Обратная сторона медали
    Фотоны являются отличными переносчиками квантовой информации, однако отсутствие детерминистской* взаимосвязи фотон-фотон ограничивает их применение в квантовых компьютерах и сетях. Детерминистские системы* это системы, процессы в которых взаимосвязаны таким образом, что можно отследить причинно-следственную последовательность. Другими словами, это системы, где входящие данные (к примеру задачи) полностью соответствуют исходящим данным (результат решения).Данное исследование возможно и не состоялось бы вовсе, если бы не недавние открытия в области взаимодействия свет-материя посредством нейтральных захваченных атомов, которые позволили использовать оптические нелинейности* в однофотонном режиме.Оптическая нелинейность* объясняется нелинейной реакцией вектора поляризации на вектор напряженности электрического поля световой волны. Наблюдать подобное можно при использовании лазеров, так как они могут генерировать луч высокой интенсивностью света.

    Оптическая нелинейность на примере генерация второй оптической гармоники (second harmonic wave)Данная техника сопряжена с проблемами реализации устройств в компактном виде, поскольку для ее реализации требуются весьма габаритные и крайне сложные в настройке лазерные ловушки. К тому же нейтральные атомы работают с низкой пропускной способностью.
    Другой вариант, который также пока отложен в долгий ящик, это системы на базе нелинейной квантовой электродинамики. Поскольку такие системы работают исключительно в микроволновом режиме, а перевести их в оптический режим крайне проблематично.
    Другие же исследователи решили копнуть еще глубже, практически буквально. Использование нанофотонных систем, в которых фотоны взаимодействуют с нанометровыми элементами (в данном случае с квантовыми эмиттерами) является весьма привлекательным способов реализации однофотонной нелинейности в компактных твердотельных устройствах. Однако пока что в подобных экспериментах используются эмиттеры, представленные двухуровневой атомной системой, ограниченной компромиссом между пропускной способностью и задержкой, что делает реализацию однотонных переключателей невозможной.
    Как вывод, все предыдущие исследования имели определенные положительные результаты, которые, к сожалению, были сопряжены с теми или иными проблемами реализации или же взаимодействия систем.
    Основы исследования
    В данном же исследовании продемонстрирован однофотонный переключатель и транзистор, реализованные посредством сопряжения твердотельного квантового кубита и нанофотонного резонатора.
    Одним из основных элементов эксперимента является спиновый кубит, состоящий из единственного электрона в заряженной квантовой точке*. Квантовая точка* (или «искусственный атом») — частица полупроводника. Из-за крайне малого размера ее оптические и электронные свойства сильно отличаются от подобных у более крупных частиц.
    Изображение №1а
    На изображении 1а продемонстрирована структура уровня квантовой точки, включающая два основных состояния* с противоположными спинами, что формирует стабильную квантовую память. Эти состояния помечены так: |^? и |v?.Основное состояние* — в квантовой механике это стационарное состояние, когда уровень энергии и другие величины не изменяются, с наименьшей энергией. Также на изображении отмечены и состояния возбуждения*, которые содержат пару электронов и одну дырку* с противоположными спинами. Обозначаются так: |^v,?? и |^v, ?? .Возбуждение* — обозначает переход системы из основного состояния в состояние с более высокой энергией.Дырка* — квазичастица, носитель положительного заряда, равного элементарному заряду, в полупроводниках.
    Изображение №1b
    Изображение 1b это снимок изготовленного нанофотонного резонатора, сделанный сканирующим электронным микроскопом. Посредством эксплуатации эффекта Фогта* было получено спин-зависимое соединение за счет применения магнитного поля (5.5 Тл) по плоскости устройства.Фогта эффект* — возникновение двойного лучепреломления электромагнитной волны во время ее распространения в твердых телах.За счет измерений кросс-поляризованной отражательной способности удалось также определить силу соединения (g), скорость распада энергии нанофотонного резонатора (к) и декогерентного дипольного перехода (y):
    g/2?=10.7±0.2 ГГц
    к/2?=35.5±0.6 ГГц
    y/2?=3.5±0.3 ГГц
    При этом g>к/4 — условие, определяющее что устройство перешло в режим сильной и стабильной связи.

    Изображение №1с
    На изображении 1с (сверху слева) графически продемонстрированы принципы работы однофотонного переключателя и транзистора. Как мы видим, если затворный импульс не содержит фотонов, то спин остается в положении «вниз». Если же присутствует один фотон, то спин переходит в положение «вверх». Как следствие спиновое состояние контролирует коэффициент отражения нанофотонного резонатора, тем самым изменяя поляризацию фотонов отраженного сигнала.
    Вся последовательность импульсов показана на изображении 1с (снизу). Теперь давайте чуть подробнее о каждом шаге.
    В начале имеется квантовая точки в суперпозиции ее основного спинового состояния. Вычисляется с помощью формулы (|^? + |v?)/v2. Достигается это путем применения импульса инициализации для оптической накачки спина, что переводит его в состояние «вниз».
    Далее применяется оптический ротационный импульс, создающий спиновое вращение ?/2.
    В течение некоторого времени (?) система свободно развивается.
    Если это время установить как целое число + половина периода процессии спина, тогда при отсутствии затворного фотона спин будет переходить в состояние (|^? — |v?)/v2, а второй ротационный импульс переведет спин обратно в состояние «вниз». Если же затворный фотон отражается от резонатора, то он формирует относительный ?-фазовый сдвиг между состояниями «вверх» и «вниз», который отражает спин вдоль оси (x) сферы Блоха*. Таким образом второй ротационный импульс будет переводить спин в состояние «вверх».
    Применяется еще один ротационный импульс, идентичный первому.
    Между этими двумя импульсами внедряется затворный импульс.

    Сфера Блоха* — в квантовой механике используется как способ геометрического представления пространства состояния кубита.
    В конце процесса поле сигнала отражается от резонатора и подвергается вращению поляризации, которое напрямую зависит от состояния спина.

    Изображение №2а
    На графике выше продемонстрирован коэффициент пропускания сигнального поля, проходящего через поляризатор, в виде функции (?) при отсутствии затворного импульса.
    Контрастность пропускания определяется формулой: ? = Тup — Tdown
    Где Тup и Tdown — коэффициенты пропускания поля сигнала в моменты перехода спина в состояние «вверх» (up) и «вниз» (down) с применением двух ротационных импульсов, соответствующих максимальному и минимальному значению коэффициента пропускания в колебании.
    Константное значение ? = 0.24 ± 0.01. Оно сильно отличается от идеального из-за неточного состояния спина F = 0.78 ± 0.01 и из-за ограниченной кооперативности С = 2g2 / ky = 1.96 ± 0.19.

    Изображение №2b
    График 2b демонстрирует случай, когда применяется 63-ps импульс, содержащий примерно 0.21 фотонов на 1 импульс, связанных с резонатором. Дабы убедиться в том, что один фотон регулирует коэффициент пропускания, были проведены измерения двухфотонного совпадения между затворным и сигнальным фотонами.
    Зеленые точки — измеренный коэффициент пропускания сигнала, обусловленный обнаружением отраженного затворного фотона как функции (?).
    Зеленая линия — числовое соответствие модели, отображаемой на графике 2а.
    Вертикальная линия (а) на графиках 2а и 2b это обозначение состояния, когда спин подвергается полуцелому числу вращений вокруг сферы Блоха во время периода свободного развития. В такой ситуации затворный фотон приводит к тому, что поляризация сигнального поля начинает вращаться и перенаправляться через поляризатор.
    Вертикальная линия (b) на графиках 2а и 2b это отображение второго рабочего состояния, при котором возможно выполнение операций переключения. В данном варианте наблюдается поведение обратного переключения, когда затворный фотон предотвращает вращение сигнального поля, тем самым уменьшая коэффициент пропускания.
    В обоих случаях затворный импульс вызывает изменения коэффициента пропускания сигнала на 0.21 ± 0.02. Чтобы считать затворный фотон идеальным, этот показатель должен быть равен 0.24, как было определено в вычислениях, продемонстрированы на графике 2а. В случае с реальным экспериментом показатели хуже ввиду использования аттенуированного (с затухающим колебанием) лазера для создания затворного импульса, который, хоть и маловероятно, но может содержать несколько фотонов.

    Изображение №2с
    График выше отображает коэффициент пропускания в виде функции времени задержки (?), когда среднее значение сигнальных фотонов на 1 импульс выставлено на 4.4 ± 0.5 (вверху), 10.9 ± 1.2 (посередине), 23.0 ± 2.5 (снизу).
    Зеленые точки — коэффициент пропускания, обусловленный обнаружением затворного фотона.
    Оранжевые квадраты — коэффициент пропускания без затворного импульса.
    Зеленые и оранжевые линии — числовое соответствие теоретическим моделям из графиков 2а и 2b.
    Во всех случаях отчетливо наблюдается поведение переключения.
    Подсчеты контраста переключения (?) дали следующие результаты: 0.22 ± 0.03, 0.17 ± 0.02 и 0.12 ± 0.02, в соответствии с каждым графиком.
    Основная проблема, связанная с контрастом переключения, это его снижение при увеличении числа сигнальных фотонов. Это обусловлено тем, что каждый сигнальный фотон может обратным образом воздействовать на спин через комбинационное рассеяние света (эффект Рамана*). Это приводит к сбросу состояния внутренней квантовой памяти.Эффект Рамана* — неупругое рассеяние оптического излучения, когда частицы сталкиваются, что приводит к изменению их состояния, формированию новых частиц, превращением в другие или рождением новых частиц.
    Изображение №3
    На графике 3а синие точки показывают измеренный контраст пропускания, когда затворного импульса нет, в виде функции среднего числа фотонов в сигнальном поле. Это показатель степени самостоятельного переключения, спровоцированного сигналом без затвора. Синими линиями обозначается численное соответствие данных экспоненциальной функции вида exp (-Ns / Navg), где Navg это среднее число сигнальных фотонов, необходимых для изменения положения спина. Подсчеты показали, что Navg = 27.7 ± 8.3.
    Еще одним важным свойством транзисторов является коэффициент передачи (G). График 2b (синие точки) демонстрирует рост данного показателя. Исследователям удалось достичь G = 3.3 ± 0.4 при количестве фотонов Ns = 29.2 ± 3.2.
    Более детальная информация касательно данного исследования, а также методы проведения вычислений изложены в отчете, доступном по ссылке. Настоятельно рекомендую к ознакомлению.
    Эпилог
    На данный момент самым большим препятствием в процессе реализации полноценного устройства на базе данного исследования является потеря фотонов. Однако ученые утверждают, что эту проблему удастся решить. Не им, так другим ученым. На данный момент ведется множество исследований, нацеленных на оптимизацию квантовых устройств, в основе которых будут именно фотоны.
    Эти исследования, в том числе и рассмотренное сегодня, накапливают теоретическую базу, подкрепленную экспериментальным путем. За теорией всегда следует практическая реализация. Но это возможно лишь при достижении критической массы знаний, которые позволят полноценно реализовать ту или иную идею.
    Первые шаги уже сделаны. Да, эти шаги небольшие, но их делают многие ученые по всему миру, каждый в своем направлении. И хоть их пути разнятся, но пункт назначения этого невероятно сложного, и в то же время увлекательного пути, один.
    Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
    Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

  11. terem Ответить

    Квантовый компьютер
    Некоторые ученые считают, что законы квантовой физики могут описывать, как работает мозг. Если ученые смогут описать математически этот механизм , тогда эти знания будут использованы для развития искусственного интеллекта. Квантовый компьютер является одним из первых этапов этого пути.
    Есть много выдающихся ученых, которые работали над этой идеей в течение нескольких десятилетий. Венгерский математик Дж. Фон Нейман был первым, кто обратил внимание на возможность разработки квантовой логики. Кроме того, Ричард Фейнман, лауреат Нобелевской премии по физике, считал, что квантовые вычисления – очень перспективная область науки и вдохновил многих специалистов на изучение этого метода расчетов. Дэвид Дойч, британский физик из Оксфордского университета, разработал теоретическую модель квантового компьютера. Питер Шор, выдающийся американский ученый, предложил квантовый алгоритм, который вызвал большой практический интерес различных разведывательных служб. Американский математик Л. Гровер создал квантовый алгоритм быстрого поиска в нерегулируемой базе данных.
    Как работает квантовый компьютер? Квантовый компьютер – это вычислительное устройство, которое хранит и обрабатывает информацию на уровне отдельных атомов и элементарных частиц. Квантовая физика – лучший способ математически описать физические явления, которые происходят на субатомном уровне. Элементарные частицы постоянно взаимодействуют и влияют друг на друга; их положение и свойства меняются , поэтому без наблюдения мы можем определить только вероятность их потенциальных состояний. При наблюдении, субатомная физическая система подвергается внешнему влиянию, каждая из элементарных частиц и целая система приобретают конкретные свойства- характеристики. Вероятностные свойства сворачивается (коллапсируют), и каждый элемент этой системы выбирает определенное состояние. Существуют математические формулы, которые описывают этот процесс с высокой точностью. Мир элементарных частиц подчиняется принципу квантовой неопределенности и может быть описан, в частности, с помощью волновой функции и принципа суперпозиции. Согласно вышеуказанному принципу субатомная частица может восприниматься как существующая в нескольких состояниях одновременно.
    Трудно воспринимать и понимать квантовую физику с помощью обычного мышления. Но одна аналогия может помочь проиллюстрировать эту теорию простым способом. Представим себе человека, у которого есть две перчатки: справа и слева. Он кладет каждую перчатку в отдельную коробку: правая перчатка помещается в первую коробку, а левая перчатка – во вторую , не показывая вам, какая перчатка находится в какой коробке. Другими словами, вы не знаете, в какой коробке находится какая перчатка. Затем этот человек просит вас определить, какая перчатка лежит в какой коробке. Вероятность того, что либо левая, либо правая перчатка находится в первой коробке, равна 0,5. То же самое верно для второй перчатки. Сумма вероятностей всегда равна единице. Следовательно, для вас обе и левая и правая перчатки существуют в двух состояниях одновременно в каждой из двух коробок . Открывая только одну из двух коробок, вы разрушаете неопределенность путем наблюдения (или, как говорят физики, «путем измерения»). Если вы найдете левую перчатку в первой коробке, это означает, что правая перчатка должна быть во второй коробке. Другими словами, вам не нужно открывать вторую коробку, чтобы определить, какая перчатка в ней лежит. Сделав наблюдение (измерение) первой коробки, вы можете узнать, какая перчатка находится во второй коробке, как- будто вы открыли ее.
    Давайте перейдем к компьютерам. Обычные компьютеры хранят информацию в определенных ячейках; каждая из которых имеет или не имеет электрический заряд. Каждая ячейка соответствует минимальному количеству информации. Бит может принимать значение либо 0, либо 1. Хорошим примером бит является электрический выключатель лампы, значение которого равно либо 0 (лампа выключена), либо 1 (лампа горит).
    Квантовый компьютер хранит информацию в кубите (квантовый бит). Как объяснялось ранее, работа квантового компьютера основана на квантовой теории. Перед измерением кубит может существовать в двух состояниях одновременно: 0 и 1 с определенной степенью вероятности. Помните перчатки и коробки? Проводя аналогию, мы можем предположить, что кубит – это поле. Два возможных состояния кубита аналогичны двум возможным состояниям перчаток.
    Как в классических, так и в квантовых компьютерах биты и кубиты объединены в большие единицы памяти , регистры. Обычный двух битовый регистр может принимать четыре значения – 00, 01, 10 или 11, но только один из них в любой момент времени. Но в двух кубитовом регистре все четыре возможных значения существуют одновременно. Фактически, регистр с размером N кубитов может одновременно иметь 2n значений.
    Важно понимать, почему квантовые вычисления более эффективны для конкретных вычислений, при которых одновременно обрабатываются большие объемы информации. Представим себе, что нам нужно выполнить 100 логических операций со 100 битами информации. В обычном компьютере нам потребуется одна единица времени для выполнения каждой логической операции. Таким образом, весь процесс займет 100 единиц времени для завершения работы. Однако в квантовом компьютере все 100 кубитов информации могут обрабатываться за одну единицу времени, потому что все кубиты взаимодействуют друг с другом одновременно, а не дискретно. Итак, этот пример иллюстрирует, как квантовые вычисления могут увеличить скорость вычисления в сто раз. Такие операции будут полезны для задач определенных типов, например, для поиска требуемых данных в очень большой базе данных, содержащей единые записи.
    Сегодня существуют прототипы квантовых компьютеров. Однако они все еще имеют только небольшие регистры, которые состоят из нескольких квантовых бит. К сожалению, существующие системы не способны обеспечить надежные вычисления, поскольку они либо плохо контролируются, либо очень чувствительны к шуму. Однако никаких физических ограничений на построение квантового компьютера нет. Разработчикам необходимо только преодолеть некоторые технологические трудности.
    Источник:
    self-knowing.com
    http://video.mit.edu/watch/explained-quantum-computing-26355/

  15. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

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