Что такое квантовые компьютеры? Как скоро они будут у нас?

IBM  и Google соревнуются, чтобы создать дествительно действующий квантовый компьютер . Вот, что отличает квантовые компьютеры от обычных и как они изменят наше будущее. 

Google, IBM и несколько стартапов готовятся к созданию следующего поколения суперкомпьютеров. Квантовые компьютеры, если они когда-нибудь начнут работать, помогут нам решить проблемы, такие как моделирование сложных химических процессов, которые наши существующие компьютеры не могут даже коснуться поверхностно. 

Но квантовое будущее не так просто достичь, и нет сейчас понимания, как оно будет выглядеть, когда придет. На данный момент компании и исследователи используют несколько различных подходов, чтобы попытаться построить мощные компьютеры, которые когда-либо видел мир. Вот все, что нужно знать о предстоящей квантовой революции:

Что такое квантовые вычисления?

Квантовые вычисления пользуются преимуществом способности субатомных частиц существовать в более чем одном состоянии в любое время. Благодаря тому, как ведут себя мельчайшие частицы, операции можно делать гораздо быстрее и использовать меньше энергии, чем это делают классические компьютеры.

В классическом исчислении бит – это единственная часть информации, которая может существовать в двух состояниях – 1 или 0. Квантовые вычисления используют квантовые биты, или “qubits”. Это квантовые системы с двумя состояниями. Однако, в отличие от обычного бита, они могут хранить намного больше информации, чем только 1 или 0, поскольку они могут существовать в любой суперпозиции этих значений.  

что такое квантовый компьютер и кубит

Кубиты

Кубит можно рассматривать как воображаемую сферу. Тогда как классический бит может быть в двух состояниях – в любом из двух полюсов сферы – кубит может быть любой точкой сферы. Это означает, что компьютер, использующий эти биты, может хранить огромное количество информации, используя меньше энергии, чем классический компьютер.  

Как далеко зашли квантовые компьютеры?

До недавнего времени, казалось, что Google был лидером этой сферы, когда дело доходит до создания квантового компьютера, который может превзойти возможности обычных компьютеров. В марте 2017 поисковый гигант изложил амбициозные планы коммерциализации квантовой технологии в течение следующих пяти лет. Вскоре после этого Google заявил, что до конца 2017 года он должен достичь того, что он называет “квантовым верховенством” с 49-кубитним компьютером.

Лидерство Google в этой сфере подорвала IBM, которая в ноябре 2017 объявила о создании квантового компьютера на 50 кубитов. Однако их компьютер был далеко не стабильным, поскольку система могла удерживать квантовое микро состояние только 90 микросекунд, что является рекордным, но далеким от времени, необходимого для того, чтобы сделать квантовые вычисления практически жизнеспособными. Голый факт, что IBM построила 50-кубитну систему, не обязательно означает, что они стали лидерами и, безусловно, не означают, что они создали квантовый компьютер, который почти готов к практическому использованию.

Там, где IBM пошла дальше, чем компания Google – они сделали компьютеры коммерчески доступными. В 2016 году компания предложил исследователям возможность провести эксперименты на пьятикубитному квантовом компьютере через облако.

Но квантовые вычисления отнюдь ограничиваються гонкой двух компаний. Калифорнийский стартап Rigetti концентрирует внимание на стабильности собственных систем, а не только на количестве кубитов, и он может быть первым, кто создаст квантовый компьютер, который люди могут реально использовать. Компания D-Wave , базирующаяся в Ванкувере, Канада, уже создала то, что она называет системой 2000 кубитов, хотя многие исследователи не считают системы D-wave настоящими квантовыми компьютерами. Intel тоже участвует в игре. В феврале 2018 компания сообщила, что она нашла способ изготовления квантовых чипов из кремния, что значительно облегчит изготовление чипов с использованием существующих методов производства.  

Что могут сделать квантовые компьютеры, чего обычные не могут?

Квантовые компьютеры работают по совершенно разных принципах, чем существующие компьютеры, что делает их пригодными для решения отдельных математических задач, таких как поиск очень больших простых чисел. Поскольку простые числа столь важные в криптографии, вероятно, что квантовые компьютеры быстро смогут сломать много систем, обеспечивающих безопасность нашей онлайновой информации. Вследствие этих рисков исследователи уже пытаются разработать технологию, устойчивую к квантовому взломау и, наоборот, возможно, что квантовые криптографические системы будут намного безопаснее, чем их обычные аналоги.   

Исследователи также взволнованы перспективой использования квантовых компьютеров для моделирования сложных химических реакций , задача, которую обычные суперкомпьютеры делают не очень хорошо. В июле 2016 инженеры Google впервые использовали квантовый устройство для моделирования молекулы водорода, и с тех пор им удалось смоделировать поведение еще более сложных молекул. В конце концов, исследователи надеются, что они смогут использовать квантовое моделирование для разработки совершенно новых молекул для использования в медицине. Но святой грааль для квантовых химиков – способность моделировать процесс Хабер-Бош – способ искусственного производства аммиака, который все еще является относительно неэффективным. Исследователи надеются, что если они смогут использовать квантовую механику, чтобы разобраться в происходящем внутри этой реакции, они могут открыть новые способы и сделать процесс гораздо более эффективным.   

Источник: www.wired.co.uk/ 

Подібні новини

Leave a Comment