Un computer cuantic nu este doar un computer de ultimă generație, este ceva mult mai mult. Nu doar din punctul de vedere al aplicării celor mai noi tehnologii, ci și din punctul de vedere al posibilităților sale nelimitate, incredibile, fantastice care nu numai că pot schimba lumea oamenilor, ci chiar... crea o realitate diferită.

După cum știți, computerele moderne folosesc memoria reprezentată în cod binar: 0 și 1. La fel ca în codul Morse - un punct și o legendă. Cu ajutorul a două caractere, puteți cripta orice informație variind combinațiile acestora.

Există miliarde de acești biți în memoria unui computer modern. Dar fiecare dintre ele poate fi într-una din două stări - fie zero, fie una. Ca un bec: fie aprins, fie stins.

Un bit cuantic (qubit) este cel mai mic element de stocare a informațiilor din computerul viitorului. Unitatea de informație dintr-un computer cuantic poate fi acum nu numai zero sau unu, dar ambele in acelasi timp.

O celulă efectuează două acțiuni, două - patru, patru - șaisprezece și așa mai departe. De aceea sistemele cuantice pot funcționa de două ori mai repede și cu cantități mari de informații decât cele moderne.

Pentru prima dată, oamenii de știință de la Centrul cuantic din Rusia (RQC) și de la Laboratorul de metamateriale supraconductoare au „măsurat” un qubit (Q-bit).

Din punct de vedere tehnic, un qubit este un inel metalic cu tăieturi de câțiva microni în diametru, depus pe un semiconductor. Inelul este răcit la temperaturi foarte scăzute pentru a deveni supraconductor. Presupunem că curentul care curge prin inel merge în sensul acelor de ceasornic - acesta este 1. Împotriva - 0. Adică două stări obișnuite.

Radiația cu microunde a fost trecută prin inel. La ieșirea din inelul acestei radiații s-a măsurat defazajul curentului. Sa dovedit că întregul sistem poate fi amplasat atât în ​​două principale, cât și stare mixta: ambele in acelasi timp!!!În știință, acesta se numește principiul suprapunerii.

Un experiment al oamenilor de știință ruși (similar realizat de oameni de știință din alte țări) a demonstrat că un qubit are dreptul la viață. Crearea unui qubit a condus la idee și a adus oamenii de știință mai aproape de visul de a crea un computer cuantic optic. Rămâne doar să îl proiectăm și să îl cream. Dar nu totul este atât de simplu...

Dificultăți, probleme în crearea unui computer cuantic

Dacă este necesar, de exemplu, să se calculeze un miliard de opțiuni într-un computer modern, atunci trebuie să „defileze” un miliard de astfel de cicluri. Există o diferență fundamentală pe un computer cuantic, acesta poate calcula toate aceste opțiuni simultan.
Unul dintre principiile principale pe care va funcționa calculator cuantic, este principiul suprapunerii și nu-l poți numi altfel decât magic!
Înseamnă că aceeași persoană poate fi în locuri diferite în același timp. Fizicienii glumesc: „Dacă nu ești șocat de teoria cuantică, atunci nu ai înțeles-o”.

Aspectul computerelor cuantice care sunt create acum este izbitor de diferit de cele clasice. Arată ca... încă o lumină de lună:

Un astfel de design, constând din piese de cupru și aur, serpentine de răcire și alte detalii caracteristice, desigur, nu se potrivește creatorilor săi. Una dintre sarcinile principale ale oamenilor de știință este să o facă compactă și ieftină. Pentru ca acest lucru să se întâmple, trebuie abordate mai multe probleme.

Prima problemă este instabilitatea suprapunerilor

Toate aceste suprapuneri cuantice sunt foarte „blande”. De îndată ce începi să le privești, de îndată ce încep să interacționeze cu alte obiecte, se prăbușesc imediat. Ele devin clasice. Aceasta este una dintre cele mai importante probleme în construirea unui computer cuantic.

A doua problemă - este necesară o răcire puternică

Al doilea obstacol este de a realiza funcționare stabilă calculator cuantic. în forma pe care o avem astăzi, necesită o răcire puternică. Puternic, aceasta este crearea de echipamente în care temperatura este menținută aproape de zero absolut - minus 273 de grade Celsius! Prin urmare, acum prototipurile unor astfel de computere, cu instalațiile lor criogenice-vid, arată foarte greoaie:

Cu toate acestea, oamenii de știință sunt încrezători că în curând toate problemele tehnice vor fi rezolvate și într-o zi calculatoarele cuantice cu o putere de calcul enormă le vor înlocui pe cele moderne.

Câteva soluții tehnice în rezolvarea problemelor

Până în prezent, oamenii de știință au găsit o serie de soluții semnificative la problemele de mai sus. Aceste descoperiri tehnologice, rezultatul muncii complexe, și uneori lungi, grele a oamenilor de știință, merită tot respectul.

Cel mai bun mod de a îmbunătăți modul în care funcționează un qubit... diamante

Totul seamănă foarte mult cu celebra melodie despre fete și diamante. Principalul lucru la care lucrează oamenii de știință acum este să crească durata de viață qubit, precum și „a face” un computer cuantic să funcționeze la temperaturi obișnuite. Da, comunicarea între calculatoarele cuantice necesită diamante! Pentru toate acestea, a fost necesar să se creeze și să se utilizeze diamante artificiale de o transparență super înaltă. Cu ajutorul lor, au reușit să prelungească durata de viață a unui qubit la două secunde. Aceste realizări modeste, două secunde din viața unui qubit și funcționarea unui computer la temperatura camerei, sunt de fapt o revoluție în știință.

Esența experimentului omului de știință francez Serge Haroche se bazează pe faptul că a fost capabil să arate lumii întregi că lumina (un flux de fotoni cuantici) care trece între două oglinzi special create de el nu își pierde starea cuantică.

Facand luminii sa calatoreasca 40.000 km intre aceste oglinzi, el a stabilit ca totul se intampla fara a pierde starea cuantica. Lumina este formată din fotoni și, până acum, nimeni nu a putut să-și dea seama dacă își pierd starea cuantică atunci când parcurg o anumită distanță. Laureatul Nobel Serge Haroche: Un foton este în mai multe locuri în același timp, am reușit să-l surprindem.” De fapt acesta este principiul suprapunerii. „În lumea noastră mare, acest lucru este imposibil. Și în micro-lume, există și alte legi”, spune Arosh.

În interiorul rezonatorului se aflau atomi clasici care puteau fi măsurați. Din comportamentul atomilor, fizicianul a învățat să identifice și să măsoare particulele cuantice evazive. Înainte de experimentele lui Haroche, se credea că observarea cuantelor era imposibilă. După experiment, au început să vorbească despre cucerirea fotonilor, adică despre abordarea erei calculatoarelor cuantice.

De ce mulți așteaptă cu nerăbdare crearea unui generator cuantic cu drepturi depline, în timp ce alții se tem de el

Calculatorul cuantic va oferi omenirii mari oportunități

Calculatorul cuantic va deschide posibilități nemărginite pentru omenire. De exemplu, va ajuta la crearea unei minți artificiale, despre care scriitorii de science-fiction s-au bucurat atât de mult timp. Sau simulează universul. Întregul. Conform celor mai modeste prognoze, vă va permite să priviți dincolo de limitele posibilului. Să ne imaginăm o lume în care poți simula absolut orice vrei: proiectează o moleculă, metal super-puternic, plastic care se descompune rapid, vine cu remedii pentru boli incurabile. Mașina ne va modela întreaga lume, în întregime, până la ultimul atom. Puteți chiar simula o altă lume, chiar și una virtuală.

Un computer cuantic ar putea fi arma Apocalipsei

Mulți oameni, care au aprofundat în esența tehnologiei cuantice, se tem de ea din diverse motive. Chiar și acum, informatizarea și toate tehnologiile legate de computer îl sperie pe neprofesionist. Este suficient să ne amintim scandalurile despre modul în care serviciile speciale cu ajutorul programelor încorporate în computere și chiar Aparate organizează supravegherea și colectarea de date despre consumatorii lor. De exemplu, în multe țări, ochelarii bine-cunoscuți au fost interziși - la urma urmei, aceștia sunt un instrument ideal pentru împușcături sub acoperire și supraveghere. Deja acum, cu siguranță, fiecare rezident al oricărei țări, și cu atât mai mult un utilizator de pe Web, este listat într-un fel de bază de date. Mai mult, și în mod destul de realist, anumite servicii își pot calcula fiecare acțiune pe internet.

Dar nu vor exista secrete pentru calculatoarele cuantice! Deloc. Toată securitatea computerelor se bazează pe numere de parole foarte lungi. Un computer normal i-ar lua un milion de ani pentru a obține cheia codului. Dar cu ajutorul quantum, oricine o poate face instantaneu. Se dovedește că lumea va deveni complet nesigură: la urma urmei, în lumea modernă totul este controlat de computere: transferuri bancare, zboruri cu avionul, burse de valori, rachete nucleare! Deci, se dovedește: cine deține informațiile, el deține Lumea. Oricine este primul este Dumnezeu. Un computer cuantic va deveni mai puternic decât orice sistem de arme. Pe Pământ, o nouă cursă înarmărilor poate începe (sau a început deja), doar că acum nu una nucleară, ci una computerizată.

Dumnezeu să ne binecuvânteze să ieșim în siguranță din ea...

Omenirea, la fel ca acum 60 de ani, este din nou în pragul unei descoperiri grandioase în domeniul tehnologiilor de calcul. Calculatoarele cuantice vor înlocui în curând computerele de astăzi.

Câte progrese s-au făcut

În 1965, Gordon Moore spunea că într-un an numărul de tranzistori care se potrivesc într-un microcip de siliciu se dublează. Acest ritm de progres a încetinit recent, iar dublarea are loc mai rar - o dată la doi ani. Chiar și în acest ritm, în viitorul apropiat, tranzistorii vor atinge dimensiunea unui atom. Apoi există o linie care nu poate fi depășită. Din punct de vedere al structurii fizice a tranzistorului, acesta nu poate fi mai mic decât mărimile atomice. Mărirea dimensiunii cipului nu rezolvă problema. Funcționarea tranzistoarelor este asociată cu eliberarea de energie termică, iar procesoarele au nevoie de un sistem de răcire de înaltă calitate. De asemenea, arhitectura multi-core nu rezolvă problema creșterii ulterioare. Atingerea vârfului în dezvoltarea tehnologiei moderne de procesor se va întâmpla în curând.
Dezvoltatorii au ajuns să înțeleagă această problemă într-un moment în care computerele personale abia începeau să fie disponibile pentru utilizatori. În 1980, unul dintre fondatorii informaticii cuantice, profesorul sovietic Yuri Manin, a formulat ideea de calcul cuantic. Un an mai târziu, Richard Feiman a propus primul model de computer cu procesor cuantic. Bazele teoretice ale cum ar trebui să arate computerele cuantice au fost formulate de Paul Benioff.

Principiul de funcționare al unui computer cuantic

Pentru a înțelege cum funcționează procesor nou, este necesar să aveți o cunoaștere cel puțin superficială a principiilor mecanicii cuantice. Nu are sens să oferim aici machete matematice și să derivăm formule. Este suficient ca profanul să se familiarizeze cu cele trei trăsături distinctive ale mecanicii cuantice:

• Starea sau poziția unei particule este determinată doar cu un anumit grad de probabilitate.
• Dacă o particulă poate avea mai multe stări, atunci se află în toate stările posibile simultan. Acesta este principiul suprapunerii.
• Procesul de măsurare a stării particulei duce la dispariția suprapunerii. În mod caracteristic, cunoștințele despre starea particulei obținute prin măsurare diferă de starea reală a particulei înainte de măsurători.

Din punctul de vedere al bunului-simț - prostie completă. În lumea noastră obișnuită, aceste principii pot fi reprezentate după cum urmează: ușa camerei este închisă și, în același timp, deschisă. Inchis si deschis in acelasi timp.

Aceasta este diferența izbitoare dintre calcule. Un procesor convențional operează în acțiunile sale cu un cod binar. Biții de computer pot fi într-o singură stare - au o valoare logică de 0 sau 1. Calculatoarele cuantice operează pe qubiți, care pot avea o valoare logică de 0, 1, 0 și 1 simultan. Pentru anumite sarcini, aceștia vor avea un avantaj de milioane de dolari față de computerele tradiționale. Astăzi există deja zeci de descrieri ale algoritmilor de lucru. Programatorii creează un special cod de programare, care poate funcționa pe noi principii de calcul.

Unde va fi folosit noul computer?

O nouă abordare a procesului de calcul vă permite să lucrați cu cantități uriașe de date și să efectuați operațiuni de calcul instantanee. Odată cu apariția primelor computere, unii oameni, inclusiv oameni de stat, au avut un mare scepticism cu privire la utilizarea lor în economia națională. Există și astăzi oameni care sunt plini de îndoieli cu privire la importanța computerelor fundamental de nouă generație. Multă vreme, jurnalele tehnice au refuzat să publice articole despre calculul cuantic, considerând acest domeniu un truc obișnuit fraudulos pentru a păcăli investitorii.

Noul mod de calcul va crea premisele pentru descoperiri științifice grandioase în toate industriile. Medicina va rezolva multe probleme problematice, care s-au acumulat destul de mult în ultima perioadă. Va fi posibil să se diagnosticheze cancerul într-un stadiu mai precoce al bolii decât este acum. Industria chimică va putea sintetiza produse cu proprietăți unice.

O descoperire în astronautică nu vă va face să așteptați. Zborurile către alte planete vor deveni la fel de banale ca călătoriile zilnice în jurul orașului. Potențialul inerent în calculul cuantic va transforma cu siguranță planeta noastră dincolo de recunoaștere.

O altă trăsătură distinctivă pe care o au computerele cuantice este capacitatea calculului cuantic de a găsi rapid codul sau cifrul potrivit. Un computer obișnuit realizează o soluție de optimizare matematică secvenţial, trecând printr-o opțiune după alta. Un concurent cuantic lucrează cu întreaga matrice de date simultan, alegând cele mai potrivite opțiuni la viteza fulgerului într-un timp fără precedent. Tranzacțiile bancare vor fi descifrate cât ai clipi, ceea ce nu este disponibil pentru computerele moderne.

Cu toate acestea, sectorul bancar poate să nu-și facă griji - secretul său va fi salvat prin metoda de criptare cuantică cu paradoxul măsurării. Dacă încercați să deschideți codul, semnalul transmis va fi distorsionat. Informațiile primite nu vor avea niciun sens. Serviciile secrete, pentru care spionajul este un lucru obișnuit, sunt interesate de posibilitățile de calcul cuantic.

Dificultăți de proiectare

Dificultatea constă în crearea condițiilor în care un bit cuantic poate fi într-o stare de suprapunere pentru o perioadă de timp infinit de lungă.

Fiecare qubit este un microprocesor care funcționează pe principiile supraconductivității și pe legile mecanicii cuantice.

O serie de condiții unice de mediu sunt create în jurul elementelor microscopice ale motorului logic:

• temperatura 0,02 grade Kelvin (-269,98 Celsius);
• sistem de protecție împotriva radiațiilor magnetice și electrice (reduce impactul acestor factori de 50 de mii de ori);
• sistem de eliminare a căldurii și amortizare a vibrațiilor;
• rarefierea aerului sub presiunea atmosferică de 100 de miliarde de ori.

O ușoară abatere de mediu face ca qubiții să-și piardă momentan starea de suprapunere, ducând la o defecțiune.

Înaintea planetei

Toate cele de mai sus ar putea fi atribuite creativității minții inflamate a unui scriitor de science fiction, dacă Google, împreună cu NASA, nu ar cumpăra anul trecut un computer cuantic D-Wave de la o corporație de cercetare canadiană, al cărei procesor conține 512 qubiți.

Cu ajutorul său, liderul de pe piața tehnologiei informatice va rezolva problemele de învățare automată în sortarea și analiza matricelor mari de date.

O declarație revelatoare importantă a fost făcută de Snowden, care a părăsit Statele Unite – NSA plănuiește, de asemenea, să-și dezvolte propriul computer cuantic.

2014 - începutul erei sistemelor D-Wave

Atletul canadian de succes Geordie Rose, după o înțelegere cu Google și NASA, a început să construiască un procesor de 1000 de qubiți. Viitorul model din punct de vedere al vitezei și al volumului de calcule va depăși de cel puțin 300.000 de ori primul prototip comercial. Calculatorul cuantic, a cărui fotografie se află mai jos, este prima versiune comercială din lume a unei tehnologii de calcul fundamental noi.

El a fost îndemnat să se angajeze în dezvoltarea științifică datorită cunoștințelor sale la universitate cu lucrările lui Colin Williams despre calculul cuantic. Trebuie să spun că Williams lucrează astăzi în Rose Corporation ca manager de proiect de afaceri.

Revoluție sau înșelăciune științifică

Rose însuși nu știe pe deplin ce sunt computerele cuantice. În zece ani, echipa sa a trecut de la crearea unui procesor de 2 qubiți la primul descendent comercial de astăzi.

De la începutul cercetării sale, Rose și-a propus să creeze un procesor cu un număr minim de qubiți de 1.000. Și trebuie să fi avut o opțiune comercială - să vândă și să câștige bani.

Mulți, cunoscând obsesia și perspicacitatea comercială a lui Rose, încearcă să-l acuze de fals. Se presupune că cel mai obișnuit procesor este emis pentru quantum. Acest lucru este facilitat de faptul că viteza fenomenală a noii tehnici se manifestă atunci când se efectuează anumite tipuri de calcule. În rest, se comportă ca un computer complet obișnuit, doar că foarte scump.

Când vor apărea

Nu este mult de așteptat. Grupul de cercetare, organizat de cumpărătorii comune de prototip, va raporta în viitorul apropiat rezultatele cercetării D-Wave.
Poate că vine timpul în care computerele cuantice ne vor schimba înțelegerea lumii din jurul nostru. Și întreaga umanitate în acel moment va atinge un nivel superior al evoluției sale.

De zeci de ani se vorbește despre calculul cuantic, cel puțin în teorie. Tipurile moderne de mașini care folosesc mecanică non-clasică pentru a procesa cantități potențial de neimaginat de date au reprezentat o mare descoperire. Potrivit dezvoltatorilor, implementarea lor s-a dovedit a fi poate cea mai complexă tehnologie creată vreodată. Procesoarele cuantice lucrează la nivelurile de materie despre care omenirea a învățat cu doar 100 de ani în urmă. Potențialul unor astfel de calcule este uriaș. Folosirea proprietăților bizare ale cuanticelor va accelera calculele, așa că multe probleme care sunt în prezent peste puterea computerelor clasice vor fi rezolvate. Și nu numai în domeniul chimiei și al științei materialelor. Wall Street-ul este, de asemenea, interesat.

Investiție în viitor

CME Group a investit în 1QB Information Technologies Inc., cu sediul în Vancouver, care dezvoltă software pentru procesoare de tip cuantic. Potrivit investitorilor, este posibil ca astfel de calcule să aibă cel mai mare impact asupra industriilor care lucrează cu volume mari de date sensibile la timp. Instituțiile financiare sunt un exemplu de astfel de consumatori. Goldman Sachs a investit în D-Wave Systems, iar In-Q-Tel este finanțat de CIA. Prima produce mașini care fac ceea ce se numește „recoacere cuantică”, adică rezolvă probleme de optimizare la nivel scăzut folosind un procesor cuantic. Intel investește și în această tehnologie, deși consideră că implementarea lui este o chestiune de viitor.

De ce este nevoie de asta?

Motivul pentru care calculul cuantic este atât de interesant este din cauza combinației sale perfecte cu învățarea automată. În prezent, aceasta este principala aplicație pentru astfel de calcule. O parte din însăși ideea unui computer cuantic este utilizarea unui dispozitiv fizic pentru a găsi soluții. Uneori acest concept este explicat folosind exemplul jocului Angry Birds. CPU-ul tabletei folosește ecuații matematice pentru a simula gravitația și interacțiunea obiectelor care se ciocnesc. Procesoarele cuantice întorc această abordare pe cap. Ei „aruncă” câteva păsări și văd ce se întâmplă. Păsările sunt înregistrate pe microcip, sunt aruncate, care este traiectoria optimă? Apoi toate sunt verificate solutii posibile sau cel puțin o combinație foarte mare a acestora și este returnat un răspuns. Într-un computer cuantic, nu există un matematician; în schimb, legile fizicii funcționează.

Cum functioneaza?

Elementele de bază ale lumii noastre sunt mecanica cuantică. Dacă te uiți la molecule, motivul pentru care se formează și rămân stabile este din cauza interacțiunii orbitalilor lor de electroni. Toate calculele mecanice cuantice sunt cuprinse în fiecare dintre ele. Numărul lor crește exponențial odată cu numărul de electroni simulați. De exemplu, pentru 50 de electroni există puterea de la 2 la a 50-a Opțiuni. Acest lucru este fenomenal, prin urmare nu poate fi calculat astăzi. Conectarea teoriei informațiilor la fizică poate indica calea către rezolvarea unor astfel de probleme. Un computer de 50 de qubiți o poate face.

Zorii unei noi ere

Potrivit lui Landon Downes, președinte și co-fondator al 1QBit, un procesor cuantic este capacitatea de a utiliza putere de calcul lume subatomică, care este de mare importanță pentru obținerea de noi materiale sau crearea de noi medicamente. Există o tranziție de la paradigma descoperirii la o nouă eră a designului. De exemplu, calculul cuantic poate fi folosit pentru a modela catalizatori care permit eliminarea carbonului și azotului din atmosferă și, prin urmare, ajută la oprirea încălzirii globale.

În fruntea progresului

Comunitatea de dezvoltatori pentru această tehnologie este extrem de încântată și ocupată. Echipele din întreaga lume din startup-uri, corporații, universități și laboratoare guvernamentale se întrec pentru a construi mașini care utilizează abordări diferite ale procesării informațiilor cuantice. Cipurile qubit supraconductoare și qubiții cu ioni prinși au fost create de cercetătorii de la Universitatea din Maryland și de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA. Microsoft dezvoltă o abordare topologică numită Station Q, care urmărește să exploateze un anion non-abelian a cărui existență nu a fost încă dovedită în mod concludent.

Anul de descoperire probabil

Și acesta este doar începutul. De la sfârșitul lui mai 2017, numărul procesoarelor de tip cuantic care fac fără echivoc ceva mai rapid sau mai bun decât un computer clasic este zero. Un astfel de eveniment ar stabili „supremația cuantică”, dar până acum nu s-a întâmplat. Deși este probabil că acest lucru se poate întâmpla anul acesta. Majoritatea persoanelor din interior spun că favoritul clar este grupul Google, condus de profesorul de fizică UC Santa Barbara, John Martini. Scopul său este de a atinge superioritatea computațională cu un procesor de 49 de qubiți. Până la sfârșitul lui mai 2017, echipa a testat cu succes un cip de 22 de qubiți ca pas intermediar către dezasamblarea unui supercomputer clasic.

Cum a început totul?

Ideea de a folosi mecanica cuantică pentru a procesa informații este veche de zeci de ani. Unul dintre evenimentele cheie a avut loc în 1981, când IBM și MIT au organizat împreună o conferință despre fizica computerului. Celebrul fizician a propus să construiască un computer cuantic. Potrivit lui, pentru modelare, ar trebui să se folosească mijloacele mecanicii cuantice. Și aceasta este o sarcină grozavă, pentru că nu pare atât de simplă. Principiul de funcționare al unui procesor cuantic se bazează pe mai multe proprietăți ciudate ale atomilor - suprapunere și încurcare. O particulă poate fi în două stări în același timp. Cu toate acestea, atunci când este măsurat, va fi doar în unul dintre ele. Și este imposibil de prezis în care, decât din punctul de vedere al teoriei probabilităților. Acest efect stă la baza experimentului de gândire cu pisica lui Schrödinger, care este atât vie, cât și moartă într-o cutie, până când un observator aruncă o privire în ea. Nimic in Viata de zi cu zi nu merge asa. Cu toate acestea, aproximativ 1 milion de experimente efectuate de la începutul secolului al XX-lea arată că suprapunerea există. Iar următorul pas este să descoperi cum să folosești acest concept.

Procesor cuantic: descrierea postului

Biții clasici pot lua valoarea 0 sau 1. Dacă treceți șirul lor prin „porți logice” (ȘI, SAU, NU etc.), atunci puteți înmulți numere, desena imagini etc. Un qubit poate lua valori 0 , 1 sau ambele în același timp. Dacă, să zicem, 2 qubiți sunt încurși, atunci asta îi face să fie perfect corelați. Un procesor de tip cuantic poate folosi porți logice. T. n. poarta Hadamard, de exemplu, pune qubitul într-o stare de suprapunere perfectă. Când suprapunerea și încurcarea sunt combinate cu porți cuantice plasate inteligent, potențialul calculului subatomic începe să se dezvolte. 2 qubiți vă permit să explorați 4 stări: 00, 01, 10 și 11. Principiul de funcționare al procesorului cuantic este de așa natură încât executarea unei operații logice face posibilă lucrul cu toate pozițiile simultan. Și numărul de stări disponibile este 2 față de puterea numărului de qubiți. Deci, dacă faci un computer cuantic universal de 50 de qubiți, atunci teoretic poți explora toate combinațiile de 1,125 de cvadrilioane în același timp.

Cuditate

Un procesor cuantic din Rusia este văzut oarecum diferit. Oamenii de știință de la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova și de la Centrul Cuantic din Rusia au creat „kudit-uri”, care sunt mai mulți qubiți „virtuali” cu diferite niveluri de „energie”.

Amplitudini

Procesorul de tip cuantic are avantajul că mecanica cuantică se bazează pe amplitudini. Amplitudinile sunt ca probabilitățile, dar pot fi și numere negative și complexe. Deci, dacă trebuie să calculați probabilitatea unui eveniment, puteți adăuga amplitudinile tuturor opțiunilor posibile pentru dezvoltarea lor. Ideea din spatele calculului cuantic este să încercăm să reglați în așa fel încât unele căi către răspunsuri incorecte să aibă amplitudine pozitivă, iar unele să aibă amplitudine negativă, astfel încât să se anuleze reciproc. Iar căile care duc la răspunsul corect ar avea amplitudini care sunt în fază între ele. Trucul este să organizezi totul fără să știi dinainte care răspuns este corect. Deci, exponențialitatea stărilor cuantice, combinată cu potențialul de interferență între amplitudinile pozitive și negative, este un avantaj al acestui tip de calcul.

algoritmul lui Shor

Există multe probleme pe care un computer nu le poate rezolva. De exemplu, criptarea. Problema este că nu este ușor să găsești factorii primi ai unui număr de 200 de cifre. Chiar dacă laptopul rulează un software excelent, poate dura ani până să găsești răspunsul. Deci, o altă piatră de hotar în calculul cuantic a fost un algoritm publicat în 1994 de Peter Shor, acum profesor de matematică la MIT. Metoda lui este de a căuta factori de un număr mare folosind un computer cuantic, care încă nu exista. În esență, algoritmul efectuează operații care indică regiunile cu răspunsul corect. În anul următor, Shor a descoperit o modalitate de corectare a erorilor cuantice. Apoi mulți și-au dat seama că este... cale alternativă calcule, care în unele cazuri pot fi mai puternice. Apoi a urmat o creștere a interesului din partea fizicienilor de a crea qubiți și porți logice între ei. Și acum, două decenii mai târziu, omenirea este pe punctul de a crea un computer cuantic cu drepturi depline.