Будущие квантовые компьютеры начинают обретать форму

Будущие квантовые компьютеры начинают обретать форму

Взлом самых сложных современных кодов потребует, чтобы компьютерные мощности, покрывающие большую часть Северной Америки, работали при полной нагрузке около 10 лет, даже несмотря на то, что им не хватит всей энергии, которая производится на планете. С другой стороны, футуристический квантовый компьютер размером со здание справится с этим заданием всего за 16 часов, на что ему потребуется энергии не больше, чем современным суперкомпьютерам.

Науке могут потребоваться десятилетия исследований для создания квантового компьютера, способного обуздать дикие маленькие частички и стать основой «квантовой механики», которая позволяет частицам существовать одновременно в двух разных состояниях. Но исследователи наконец дошли до той точки, когда они могут точно сказать как будет выглядеть квантовый компьютер.

«Перед нами стояла проблема, которую я считал необыкновенно тяжелой. Однако все вышло так, что она оказалась всего лишь очень, очень тяжелой», в штуку говорит Джон Мартинс, физик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

Мартинис является одним из самых авторитетных исследований в области квантовой физики, именно поэтому к его мнению прислушиваются.

Не стоит мечтать, квантовые компьютеры не заменят настольные компьютеры или ноутбуки. Они будут предназначены в первую очередь для расшифровки наиболее сложных систем шифрования, и лучшей симуляции работы квантовой механики, которая определяет законы классической физики.

Лучшее понимание квантовой механики также может привести к изобретению новых материалов или создания молекул, ориентированных на выполнение конкретных нано-задач, говорит Джон Прескилл, физик Калифорнийского Технологического университета.

«Речь не идет о том, что вы будете использовать квантовый компьютер для отправки емэйлов и программирования», говорит Прескилл. «С другой стороны, квантовые игры могут стать прорывом. Они могут изменить нашу жизнь в самом неожиданном направлении».

Во-первых, ученым предстоит выяснить, как создать стабильный квантовый компьютер, поймав электроны или другие квантовые частицы в компьютерную сеть. Квантовые частицы могут находиться одновременно в нескольких состояниях, так называемой «квантовой суперпозиции», что позволяет им хранить больше информации, чем обычным частицам.

Частицы смогут также воспользоваться преимуществом того, что Альберт Эйнштейн назвал «жуткое действие на расстоянии» — феномен квантового зацепления молекул, благодаря которому две частицы могут быть связаны даже если их разделяет целая вселенная.

Однако данные частицы также должны быть изолированы, чтобы внешние силы не влияли на их состояние. Любые изменения в их состоянии могут привести к «квантовой дискогерентности», и как следствие к компьютерным ошибкам, требующим постоянно проверки и исправления.

Некоторым лабораториям уже удалось поймать две или четыре квантовые частицы, как основную базу для создания квантовых компьютеров. Другие пока изучают теоретическую идею «топологического квантового компьютера» — построенного на таких материалах как арсенид галлия — который обладает большей структурной стабильность, позволяющей избежать ошибки, вызванные внешним влиянием.

«Мы еще не знаем, как будет выглядеть само оборудование, разрабатываются несколько подходов к созданию компьютера», говорит Прескилл.

Автор

Запись опубликована 17 Июнь 2012 в разделе Технологии