В предыдущей части мы обсудили, что такое квантовый компьютер и зачем он нужен. Теперь давайте углубимся в самую суть и разберемся, как же эта революционная технология работает на практике.
Появление квантовых компьютеров — это вопрос времени, и оно кардинально изменит наш мир. Самые мощные современные суперкомпьютеры в сравнении с ними могут оказаться столь же примитивными, как простые счеты на фоне сегодняшних ноутбуков.
Как работает квантовый компьютер?
Принципы работы квантового компьютера кажутся заимствованными из научной фантастики, однако это реальная физика. Вспомним классическую задачу о распределении трех пассажиров между двумя такси. Обычный компьютер перебирал бы все 8 возможных комбинаций из нулей и единиц последовательно. Квантовый компьютер подходит к решению принципиально иначе.
Для решения этой задачи достаточно всего трех кубитов. Благодаря квантовой суперпозиции, когда кубит может быть и 0, и 1 одновременно, эти три кубита создают вычислительное пространство, эквивалентное 8 параллельным состояниям (или «мирам»), обрабатываемым сразу. Таким образом, система рассматривает все возможные решения задачи одновременно, а не по очереди.
Обратите внимание: США делают ставку на квантовые компьютеры.
Но как из этого «квантового супа» извлечь единственный верный ответ? Для этого применяются специальные квантовые алгоритмы, например, алгоритм Гровера, который усиливает амплитуду вероятности правильного решения, позволяя его считать.В чем проблема?
Несмотря на фантастический потенциал, путь к практическим квантовым вычислениям полон трудностей. Главная проблема — хрупкость кубитов. Их состояние суперпозиции легко разрушается из-за малейших внешних воздействий (шума, температуры), что приводит к ошибкам — декогеренции. Для борьбы с этим используются методы квантовой коррекции ошибок и многократные прогоны вычислений, но вероятность ошибки, хоть и снижается, полностью не исчезает. Создание стабильных и масштабируемых кубитов — ключевой вызов для инженеров.
Где эти квантовые компьютеры?
Это не далекая теория. Ведущие технологические гиганты, такие как Google, IBM и Intel, ведут активную гонку в этой области. Знаковым событием стал октябрь 2019 года, когда Google объявил о достижении «квантового превосходства». Их 53-кубитный процессор Sycamore за 200 секунд выполнил расчет, который, по заявлению компании, занял бы у лучшего суперкомпьютера 10 000 лет.
Позже выяснилось, что классический алгоритм мог бы справиться с задачей быстрее — примерно за 2,5 дня. Тем не менее, это был важный прорыв, доказавший принципиальную возможность квантового ускорения. IBM, в свою очередь, анонсировала на 2023 год коммерческий квантовый компьютер Condor с рекордными 1121 кубитом, что открывает новые горизонты для сложных симуляций.
Зачем же он нужен?
Вопрос о необходимости квантовых компьютеров выходит за рамки простого ускорения расчетов. Это ключ к новым фундаментальным открытиям. С их помощью мы сможем:
- Моделировать сложные молекулы для создания новых материалов и лекарств.
- Решать оптимизационные задачи в логистике, криптографии и финансах.
- Углубить понимание законов квантовой механики и самой природы Вселенной.
- Совершить прорыв в области искусственного интеллекта.
Это не просто следующий шаг в эволюции вычислительной техники — это открытие целого нового измерения для науки и технологий. Будущее, о котором писали фантасты, становится предметом научного поиска.
Остается надеяться, что это мощное знание будет служить на благо человечества.
PS
Каким бы сложным ни был ваш компьютер, компания РЕМБУК с легкостью справится с его обслуживанием!
Пару фактов о РЕМБУК:
- Мы находимся в более чем 70 ти городах России
- Работаем каждый день без выходных
- Мы в ТОП-3 ремонтных сервисов РФ
- Нам доверяют более 60 000 россия
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Квантовый компьютер: Что? Зачем? Как работает?.