Ученые-медики, химики и финансовые аналитики в скором времени смогут решать более сложные уравнения с помощью компьютеров, оснащенных квантовыми процессорами, разработанными канадской компанией D-Wave Systems. Эта компания создана в 1999 году и занимается, помимо квантовых систем, еще и программными приложениями для управления новыми процессорами.

На состоявшейся 13 февраля в Computer History Museum пресс-конференции D-Wave продемонстрировала систему, которую аналитики назвали «первым в мире коммерческим, практически действующим квантовым компьютером». Компания планирует начать продажи этих компьютеров в 2008 году, предлагая их как дополнение к традиционным цифровым компьютерам, но не как альтернативу.

Без приближений и допущений

Квантовый компьютер может обрабатывать такое количество данных, с которым не справится даже суперкомпьютер. В частности, речь идет о таких задачах, как поведение электронов в молекуле. Сейчас для того, чтобы решить уравнения, описывающие эти процессы, ученые используют приближенное моделирование, но квантовые компьютеры позволят моделировать каждый электрон.

В системе D-Wave используются процессоры, созданные из сверхпроводящих алюминия и ниобия. Когда эти металлы охлаждаются до температуры, близкой к абсолютному нулю, их электроны формируют особые частицы, называемые бозонами. Бозоны – это мощные инструменты для вычислений, поскольку они могут хранить бинарные значения одновременно и нуля, и единицы, в то время как  обычный цифровой бит может иметь только одно значение.

Еще важнее то, что эти квантовые биты, называемые кубитами, воспроизводят значения друг друга, следуя законам квантовой динамики. Это позволяет ученым сразу усиливать такие эффекты, создавая сверхбыстрые квантовые компьютеры (QC).

«Даже очень примитивные квантовые компьютеры смогут превзойти суперкомпьютеры в плане моделирования, - утверждают представители компании. – По мере развития технологии можно будет напрямую моделировать системы, содержащие сотни, тысячи и даже миллионы электронов. Это значит, что фундаментальные уравнения природы будут разрешимы для всех систем масштаба нанометров, без каких-либо приближений или допущений».

Но несмотря на столь значительный потенциал, по словам генерального директора D-Wave Херба Мартина, квантовые компьютеры всегда должны создаваться как гибриды с традиционными компьютерами.

Ядра против фотонов?

Существуют и другие способы создания квантовых процессоров – такие, как захват атомов с помощью лазеров и использование оптических микросхем с фотонными кристаллами, но представители D-Wave утверждают, что их компания первой выпустит свои процессоры, поскольку при их производстве будет использоваться технология, уже применяемая в отрасли полупроводниковых устройств.

Сейчас многие ученые создают свои собственные, новые виды процессоров. Несколько дней назад Intel сообщила о разработке 80-ядерного процессора, который имеет производительность более терафлопа и при этом использует электроэнергии меньше, чем современный процессор для настольного ПК.

В декабре корпорация IBM объявила об усовершенствовании возможностей управления фотонами, что приблизило ее к созданию процессора, который перемещает данные с помощью света, а не электричества. В сентябре Intel сообщила, что она нашла способ монтировать лазеры на микросхемы, что когда-нибудь позволит переносить данные, передавая свет по кремниевым волокнам, а не электричество по медным проводам.

Но если коммерческие решения, базирующиеся на всех этих подходах, появятся только через несколько лет, то компания Clear Speed Technology уже продает массивные процессоры с 96 ядрами, которые выступают в роли ускорителей для процессоров суперкомпьютеров, выпускаемых IBM и другими производителями. 

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями