Квантовый компьютер – техника будущего

Квантовый компьютер – это что-то нереальное и далекое, словно гость из будущего. Время от времени появляются заметки об ученых и их скромных достижениях в области квантовой физики, но вот праздновать победу пока рановато, потому что в этой научной отрасли еще много белых пятен. Возможно, уже через пару десятилетий квантовые компьютеры полностью заменят привычные для нас обыкновенные компьютеры, обогнав их по умственному развитию и оставив далеко позади, но сегодня на это остается лишь надеяться.

Ученым уже удалось разработать квантовые часы, превышающие точность текущего эталона измерения времени в 100 000 раз, поэтому очень может быть, что в скором времени будет совершен прорыв в области компьютерных технологий. Сегодня существует огромное количество разработок по созданию квантовых компьютеров. Не так давно четыре группы ученых из Италии, Великобритании, Австрии и Австралии независимо друг от друга создали самую простейшую модель квантового компьютера, настроенную на ограниченные квантовые вычисления.

Квантовый компьютер способен решить проблему всей современной компьютерной техники. Сейчас можно кодировать лишь одно из значений – ноль или единицу, а вот фотон в одно и то же время сможет нести оба значения при вертикальной и горизонтальной поляризации. Новейшие системы смогут все вычисления проводить одновременно, а не поочередно, как это делают обычные компьютеры.

Современный квантовый компьютер, а точнее его примитивная модель, выглядит как сеть оптоволоконных путей на микрочипе с несколькими входами и выходами. В лабиринт запускаются отдельные фотоны, на каждом перекрестке они проходят через систему зеркал светоделителей. На этом этапе фотоны либо отражаются, либо проходят дальше. Получается, что пока фотон дойдет до выхода из лабиринта он три раза столкнется со светоделителем.

Квантовая природа сама по себе очень сложна, поэтому практически нереально сделать правильный расчет, показывающий, откуда точно появится фотон. Это непросто сделать даже при условии, что в лабиринт запущен всего лишь один фотон. А если задачу усложнить и запустить несколько частиц, а в лабиринте увеличить количество путей, то сделать прогноз будет очень сложно. Изобретенная учеными модель – это не что иное, как перманент матрицы, воплощение математической функции.

На современном компьютере можно смоделировать решение задачи, но лишь при условии, что по лабиринту путешествует несколько частиц, а сам он небольшой. Если условия усложнить, например, увеличить количество фотонов или путей в лабиринте, то расчеты не сможет произвести даже самая мощная на сегодняшний день техника.

Квантовый компьютер, созданный учеными, может только рассчитывать перманент матрицы, для более сложных и разнообразных задач он не подходит. Но это ведь только первый шаг на пути к изобретению техники будущего. Задача исследователей заключалась в демонстрации возможности использования фотонных устройств, которые могут справляться с поставленным заданием. Исследование было проведено блестяще, поэтому очень даже возможно, что в скором будущем появятся новые устройства, созданные на основе данной технологии, и они полностью заменят современные компьютеры.