Квантовые компьютеры

Квантовые компьютеры основаны на принципах квантовой механики и состоят из компонентов субатомного размера. Единица измерения информации в таких компьютерах – квантовый бит или q-бит (кубит). Он может находится в состоянии «0» (выключено), «1» (включено) и в переходном состоянии (рис. 8.6). Двум значениям кубита могут соответствовать, например, основное и возбужденное состояния атома, направления вверх и вниз спина атомного ядра, направление тока в сверхпроводящем кольце, два возможных положения электрона в полупроводнике и т.п.

ПРИМЕЧАНИЕ

32 q-бита могут образовать свыше 4 млрд. комбинаций!!!

Рис. 8.6. Квантовый бит.

Квантовый регистр (рис. 8.7) устроен почти так же, как и классический. Это цепочка квантовых битов, над которыми можно проводить одно- и двухбитовые логические операции (подобно применению операций НЕ, 2И-НЕ и т.п. в классическом регистре)

Л. Федичкин. Квантовые компьютеры // "Наука и жизнь", N 1, 2001 г.

 

Рис. 8.7. Квантовый регистр.

Прототипы квантовых компьютеров существуют уже сегодня. Правда, пока что экспериментально удается собирать лишь небольшие регистры, состоящие всего из нескольких квантовых битов. Так, недавно группа, возглавляемая американским физиком И. Чангом (IBM), объявила о сборке 5-битового квантового компьютера. Несомненно, это большой успех. К сожалению, существующие квантовые системы еще не способны обеспечить надежные вычисления, так как они либо недостаточно управляемы, либо очень подвержены влиянию шумов.

Внедрение квантовых компьютеров не приведет к решению принципиально не решаемых классических задач, а лишь ускорит некоторые вычисления. Кроме того, станет возможна квантовая связь - передача кубитов на расстояние, что приведет к возникновению своего рода квантового Интернета. Квантовая связь позволит обеспечить защищенное (законами квантовой механики) от подслушивания соединение всех желающих друг с другом. Ваша информация, хранимая в квантовых базах данных, будет надежнее защищена от копирования, чем сейчас. Фирмы, производящие программы для квантовых компьютеров, смогут уберечь их от любого, в том числе и незаконного, копирования.


Лекция добавлена 28.02.2013 в 02:25:03