14 Мар 2018 12:13

Будущее в настоящем

Нас ждет новый скачок в развитии компьютерных технологий. Кардинально изменится структура вычислений. Это приведёт к появлению квантовых компьютеров.

Квантовый компьютер – это вычислительное устройство, которое для передачи и обработки данных использует явления квантовой физики (суперпозицию и квантовую запутанность). Такой компьютер способен обрабатывать информацию в миллионы раз быстрее. К сожалению, квантовый компьютер является пока гипотетическим устройством, но первые попытки по его созданию уже сделаны.

Использование явлений квантовой механики в технологиях не ново. Без их внедрения не было бы мобильных телефонов, аудиоплееров и традиционных компьютеров. Квантовая механика описывает поведения атомов, электронов и фотонов. Важно отметить принцип квантовой суперпозиции. Тут нам на помощь приходит известный мысленный эксперимент кот Шрёдингера, который может представить квантовую суперпозицию живого и мёртвого кота. Отличие квантовых вычислений и строится на этом принципе. Обычный процессор оперирует бинарным кодом. Компьютерные биты могут находиться только в одном состоянии – иметь логическое значение 0 или 1. Квантовые компьютеры оперируют кубитами, которые могут иметь логическое значение 0, 1, 0 и 1 сразу. Кубит – это наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Физическим воплощением кубитов являются фотоны, ионы, спины ядер и электронов. Квантовые компьютеры способны делать коллосальное количество вычислений одновременно.

Когда транзисторы достигнут размеров атома, дальше – тупик. Это подтолкнуло ученых к созданию квантовых компьютерных технологий. Русский математик Юрий Манин первым предложил применять квантовые вычисления. Учёный – один из основоположников квантовой информатики.

В 2007 канадская компания D-wave представила первые 16-кубитные компьютеры, которые используют в своих компаниях Google и NASA

Развитие технологий квантовых вычислений решит множество проблем в сферах информационной безопасности, бизнеса, логистики. Квантовые компьютеры помогут в создании новых лекарств и моделировании химических веществ. Высокотехнологичные системы также будут незаменимы при прогнозе погоды, создании моделей климата и прогнозировании природных бедствий.

Естественно, у данной технологии есть и свои недостатки. Квантовое программирование достаточно сложно в реализации. В мире не так много учёных, которые понимают устройство и принцип действия квантовых компьютеров. Для привлечения специалистов многие передовые компании выкладывают в интернет свои разработки. Кроме того, вызывает сложность и создание большой защищённой квантовой системы, элементы которой будут чётко взаимодействовать друг с другом.

Сегодня сложно судить, насколько квантовые компьютеры могут оправдать надежды, но созданный недавно квантовый процессор Bristlecone, инженерами компании-гиганта Google, в очередной раз подчеркивает интерес научных кругов к этим технологиям.

Алина Моногарова, 
БГТУ имени Шухова

Система Orphus

Дата последнего изменения: 14 Мар 2018 12:18