Как работает квантовый компьютер?

@atom8ink

Обычные компьютеры вычисляют с использованием нулей и единиц.

Квантовые компьютеры — только с вероятностью нулей и единиц.

Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики для передачи и обработки данных. Именно поэтому они способны параллельно обрабатывать огромные объемы данных. Два квантово-механических явления, которые позволяют делать это, называются суперпозиция и запутанность.


Суперпозиция

Ион (кубит) может одновременно принимать определенные процентные доли двух значений «0» и «1» — например, 30% и 70%. При считывании результата в этом случае кубит с 70-процентной вероятностью имеет значение «1». Преимущество: квантовые компьютеры представляют одновременно несколько бинарных значений, хотя лишь с известной вероятностью.


Запутанность

Несколько кубитов можно как бы «запереть» в общем для всех состоянии. В примере с тремя кубитами возможно любое сочетание всех возможных комбинаций от «000» до «111», которое также представляется лишь с известной вероятностью. Таким образом, как правило, не может быть чистого состояния «100» — оно имеет только более высокую вероятность, чем все остальные. Преимущество: N кубитов могут одновременно обрабатывать 2N значений, следовательно, при 10 кубитах их будет уже 1024.


Управление

Чтобы вызывать квантовые явления суперпозиции и запутанности и удерживать их как можно дольше, систему необходимо оградить от внешних влияний. Для вычислений ион (кубит) управляется с помощью направленного лазерного импульса, который изменяет состояние всех запутанных кубитов.


Квантовый компьютер D-Wave от Google

По словам ученых, квантовые компьютеры будут в миллионы раз мощнее нынешних. Уже сейчас описаны самые разнообразные алгоритмы работы квантового компьютера, и даже разрабатываются специальные языки программирования. По прогнозу исследователей Cisco Systems, полноценный рабочий квантовый компьютер появится к середине следующего десятилетия. Лидером в этой области является Япония: более 70% всех исследований приходится на эту страну.