На разработку полноценного квантового компьютера может уйти еще лет десять
Корпорация Hewlett-Packard и Массачусетсский технологический институт приступили к необычному совместному проекту стоимостью 2,5 млн. долл., цель которого — создание так называемого квантового компьютера, в котором найдут выражение передовые идеи в области вычислительных систем, позволяющие преодолеть существующие физические ограничения.
Исследования в области квантовых вычислений приобрели сегодня особую актуальность, учитывая, что классическая модель вычислений все ближе подходит к пределам своих возможностей.
«Действие закона Мура приближается к своему естественному пределу из-за физических ограничений существующих полупроводниковых технологий. Переходя на уровень атомов, можно добиться много большего, — заявил представитель HP. — Поэтому для развития вычислительных систем мы вынуждены опираться на законы квантовой физики».
Исследования в области квантовых вычислений рассчитаны на перспективу. Специалисты утверждают, что может потребоваться еще лет десять на разработку полнофункционального квантового компьютера.
«Но если мы хотим использовать компьютеры, которые, как и раньше, подчиняются закону Мура, мы должны двигаться вперед», — заключают в HP.
Основной единицей измерения в квантовых вычислениях является кубит (qubit) — квантовая система с двумя состояниями. Однако в отличие от классических битов квантовый бит может принимать не только значения 0 и 1, но и их суперпозиции в различных пропорциях. В то время как классический байт в состоянии представить одно число от 0 до 255 с помощью каждого из своих восьми битов, «кубайт» может хранить все числа от 0 до 255 в байте, состоящем из восьми кубитов. Это позволяет квантовому компьютеру представлять значительно больший объем информации, и допускает поддержку параллелизма в обработке: в одной вычислительной операции могут быть задействованы одновременно все числа, хранящиеся в кубайте. Другими словами, квантовый вычислитель, «память» которого составляет один кубайт, за один такт выполняет в 256 раз больше операций, чем его «классический» аналог.
Однако при чтении данных возникают проблемы. Любые взаимодействия со средой, в том числе попытка прочитать сохраненную информацию, изменяют кубиты, и они могут переходить из однородного квантового состояния в смешанное. Этот эффект называется декогерентностью (decoherence), и любые операции чтения битов, находящихся в данном состоянии, будут ошибочными. Чтобы избежать декогерентности, были разработаны различные методы, часть их предложили именно Гершенфельд и Чанг, использовав химический метод, получивший название спектроскопии ядерного магнитного резонанса.