Жизнь по закону Мура: квантовые вычисления

Там, где заканчивается действие закона, начинаются квантовые вычисления

Принимая во внимание темпы развития технологии, современные методы производства микросхем к 2020 году исчерпают свои возможности, поскольку к этому времени транзисторы не будут превышать размеров атома. Но там, где заканчивается действие закона Мура, начинаются квантовые вычисления.

Квантовые вычисления используют свойства атомов и их ядер для создания различных типов архитектуры, опираясь на законы квантовой физики — того субатомного мира, где реальность может существовать и не существовать практически одновременно. Точно так же, как в традиционных компьютерах транзисторы используются для создания цифровых единиц и нулей, из которых собственно и состоит инструкция программы, квантовые компьютеры для определения состояния используют свойства частиц, такие как направление спина. Например, одному направлению спина ставится в соответствие единица, а противоположному — ноль.

Эти квантовые биты, или, как их называют, кубиты (qubit), имеют дополнительные свойства, которые отличают их от традиционных компьютерных битов. Атомы и ядра могут существовать в состоянии суперпозиции, где значения единицы, нуля и диапазон между ними могут существовать одновременно. Более того, объединяя спины атомов, кубиты могут связываться друг с другом, что позволяет им функционировать как единое целое.

Такое «скрещивание» позволяет преодолеть все ограничения бинарной логики, то есть использовать нелинейные вычисления, которые по своему потенциалу намного превосходят возможности самых быстрых из современных компьютеров, обеспечивая поистине ошеломляющий уровень параллельной обработки и сверхъестественную скорость ее выполнения. Представьте себе, что одновременно идет обработка, поиск и манипулирование в огромных массивах данных, или любой, самый сложный ввод данных происходит мгновенно, за один шаг. Вообразите, что компьютер способен всего за несколько месяцев разложить на множители 400-разрядное число, на что традиционным технологиям потребовались бы миллиарды лет. Многие из современных кодов защиты окажутся уязвимыми для такого компьютера. Но пока все это из области фантастики. Хотя значение этой технологии для вычислений и бизнеса трудно переоценить, к сожалению, квантовые вычисления пока остаются лишь мечтой. О том, что побит очередной рекорд, сообщается довольно часто, однако значительных достижений за последнее время удалось добиться лишь лаборатории корпорации IBM и лаборатории Jet Propulsion Laboratory, принадлежащей НАСА. На самом деле квантовые вычисления еще не скоро смогут оказать сколько-нибудь значительное влияние на бизнес-стратегию реальной компании. Но если удастся прожить достаточно долго, нам, возможно, посчастливится увидеть воплощение квантовых вычислений.

Квантовые вычисления