Представьте себе мегабайты информации, хранимые не на жестком или гибком диске, а в атоме. Вообразите систему распознавания речи, работающую со скоростью мозга. Если вы не способны это сделать, то представьте, что стало возможным своевременно и точно узнавать, когда и в каком месте ваша система подвергается атаке хакеров. Это всего лишь некоторые из преимуществ, которые сулят директору информационной службы квантовые компьютеры (КК) будущего по сравнению с сегодняшними цифровыми процессорами.

Фундаментальное различие между КК и цифровыми машинами в том, что цифровые компьютеры оперируют со структурами двоичных разрядов, кодирующими цепочки из нулей и единиц, а КК организуют некое подобие работы мозга с помощью «кубитов», единиц, основанных на молекулах, атомах, электронах и даже частицах света. Разряды («биты») могут существовать только в состоянии «один» или «ноль»; для кубитов же, в отличие от них, существует явление суперпозиции, позволяющее одновременно находиться во многих состояниях: ноль, единица или иметь какое-нибудь промежуточное значение. В КК используется это явление, что — с учетом параллельного выполнения нескольких операций — дает экспоненциальное увеличение скорости.

Как утверждает Рэймонд Лафлэм, технический специалист из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, квантовые компьютеры неизбежны, поскольку размер и скорость традиционных компьютеров в конце концов достигнут своего предела, обусловленного максимально возможным для крошечной микросхемы числом транзисторов. Так как КК работают на уровне атомов, физические ограничения кремниевых микросхем на них не распространяются.

«Я не знаю такой отрасли промышленности, для которой в перспективе не требовалось бы увеличения скорости обработки», — заявляет Ник Гэл, вице-президент компании Meta Group. Еще он предсказывает, что КК, позволяя иметь дело с большей полосой пропускания, окажут колоссальное влияние на рост возможностей компьютерных сетей. Но, признает он, пока что КК — далекая звезда на небосводе.

«Мы говорим об оптических и квантовых вычислениях вот уже лет десять, — говорит Гэл, — но до них предстоит прошагать еще столько же». Другие специалисты, знакомые с работами по КК, полагают, что такими компьютерами можно будет пользоваться только после многих лет работы, когда удастся преодолеть проблемы, связанные с их устройством и способностью встать вровень с потребностями окружающего мира, и когда ученые смогут разработать новые виды вычислительных алгоритмов.

Тем не менее Лафлэм напоминает о предсказании, опубликованном в мартовском номере журнала «Популярная механика» за 1949 год. Там говорилось, что в компьютерах будущего будет всего 1000 электронных трубок и что весить они будут всего полторы тонны. За 50 лет развития промышленность намного превзошла эти пределы как по части масштабов и размеров, так и в расширении областей применения. Если промышленность сумела выйти за такие характеристики в рамках цифровых вычислений, то с кубитами она, вероятно, подойдет к квантовым скоростям.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями