Наука и техника, 2007 № 08 (15) | страница 43
Однако, прежде чем рассказать об устройстве чипа — пару слов о квантовых компьютерах. Они используют в своих интересах законы квантовой механики, определяющие поведение квантовых частиц и изменение их состояний. Каждая такая частица может играть в компьютере роль кубита (квантового бита), который, благодаря квантовой природе частицы, есть ни 0, ни 1, но некая суперпозиция и того и другого (изменяемым параметром может быть, к примеру, спин). Состояние кубита описывается вероятностями получения 1 и 0 в случае реального измерения. Правда, само измерение меняет состояние частицы — она переходит в одно из базовых состояний, условно, становится “точно нулем” или “точно единичкой”. Однако до измерения ее состояния частица несет в себе как бы оба “ответа” сразу. Если мы имеем дело с системой из X кубитов, то они формируют пространство из 2Х состояний. Далее мы можем согласованно менять состояния всех кубитов сразу, воздействуя на них каким-либо определенным способом. При этом окажется, что, выполняя одну так называемую квантовую логическую операцию, мы выполняем одновременно 2Х операций в привычной нам двоичной логике.
Таким образом, квантовый компьютер может кардинально обойти компьютер обычный в тех задачах, где по мере роста количества переменных время, требуемое для вычислений, растет по экспоненте. Однако выкидывать на свалку классические PC, похоже, еще рано.
16-кубитный квантовый процессор фирмы D-Wave
Канадцы пишут, что решение уравнений Шредингера для системы более чем из 30 электронов представляет собой неразрешимую задачу для обычных компьютеров, базирующихся на ньютоновой физике и принципах машины Тьюринга. Система из 100 с лишним электронов (как в молекуле кофеина, например) сложнее системы из 30 электронов в 10>50 раз. Это уже явный тупик для классических вычислений, если напрямую пробовать моделировать это все безобразие. Для квантового же компьютера — это задача легко решаемая, было бы в процессоре соответствующее число кубитов.
Сейчас в ряде областей (типа молекулярной химии) люди прибегают к эмпирическому, приближенному моделированию, в то время как квантовый компьютер мог бы решать определенный круг интересных задач, так сказать, в лоб. “Квантовая технология обеспечивает точные ответы на задач и, которые сегодня можно решить только в общих чертах”, — говорит глава D-Wave Херб Мартин (Herb Martin).
Хорошо, в теории все выглядит соблазнительно. А-что с практикой? Сразу скажем, какие же частицы физически могут реализовывать кубиты. Это ионы, пойманные в магнитные ловушки и всяческим образом меняющие свое состояние при воздействии лазерных лучей, это сами фотоны, наконец, даже электроны. Последний вариант и применили канадцы. Однако, чтобы из электронов (вернее из целых полчищ электронов) сделать кубиты, нужно было, чтобы целая группа электронов находилась одновременно в одном и том же квантовом состоянии.
