amarok_man (amarok_man) wrote,
amarok_man
amarok_man

Categories:

Битва технологий: сможет ли квантовый компьютер заменить ПК

Немногие области науки могут похвастаться наличием таких жарких споров, как квантовая информатика. Одни ученые активно занимаются исследованиями и предлагают новые решения, другие упорно пытаются найти недостатки, доказав невозможность существования универсальных квантовых компьютеров.


Недостаток современных ПК очевиден — рано или поздно будет достигнут минимально возможный размер классического транзистора, и на этом прогресс остановится.

Основа таких компьютеров — бит, объект, который может находиться в двух взаимоисключающих состояниях: либо "0", либо "1". Бит может изменяться в зависимости от напряжения полупроводникового транзистора: если оно больше некоторого значения, то состояние бита — логическая "1", а если меньше, то логический "0". Память компьютера представляет собой массив битов, а все вычисления — определенные операции, изменяющие состояния битов.
Квантовый компьютер использует принципиально иной метод расчетов на основе кубитов. В отличие от битов, они могут находиться в двух логических состояниях одновременно.
Такое состояние квантовой системы называется суперпозицией.
Вычислительная мощность квантовых компьютеров вырастает относительно классической транзисторной схемы за счет реализации большего числа операций в единицу времени.
Существует много вариантов технической основы для создания кубитов. Первый вариант — микроскопические сверхпроводящие кольца, в котором логическое состояние зависит от направления тока по кольцу (ток в такой системе может одновременно течь как по часовой стрелке, так и против). Второй вариант — атомы, охлажденные до температуры в несколько кельвин ("0" и "1" — это разные энергетические состояния атомов). Третий — ловушки на ионах.

Схема кубита на ионной ловушке

Количество кубитов — это только одна характеристика квантового компьютера. Есть еще много других параметров: как долго могут существовать кубиты, насколько легко ими управлять, воспроизводятся ли результаты вычислений, можно ли масштабировать систему до больших размеров?
Компьютер в Гарварде из 51 кубита способен решать только одну задачу — изучение определенных явлений в квантовой многочастичной модели. Для решения другой задачи придется существенно модифицировать его. Максимальное число кубитов, из которого сделан репрограммируемый квантовый компьютер, способный решать разные задачи, пока равно 16. Создавшая его компания IBM заявила, что компьютер уже использовался для проведения 300 000 экспериментов с квантовыми вычислениями ее пользователями при помощи облачных сервисов.
Итак, прогнозы скептиков, считающих, что квантовый компьютер не сможет работать вообще, не сбылись. Конечно, существующие системы пока не являются универсальными, то есть способными решать любую задачу и демонстрировать в ряде задач ускорение, которое недоступно классическим компьютерам, благодаря квантовым эффектам.
Но несмотря на воодушевление приверженцев квантовых компьютеров, последние имеют свои слабые места. Во-первых, квантовые состояния хрупки настолько, что любое возмущение (измерение состояния системы) может привести к разрушению состояния. Так достоверность расчетов оказывается под вопросом, и нужно собирать отдельные системы для проверки их работы. Второй минус заключается в возможности потери информации.
При существовании двух (или нескольких) кубитов, находящихся в одинаковых квантовых состояниях, вероятность потери бита информации стремится к нулю. Однако в противном случае, при разных квантовых состояниях, между ними происходит взаимодействие, приводящее к потере одного бита. Очень сложно создать большую квантовую систему, элементы которой будут достаточно хорошо взаимодействовать между собой и при этом будут достаточно хорошо защищены от окружения, которое может разрушить суперпозицию кубитов.
Исследователи признают, что на данный момент квантовый компьютер не подходит для рядового пользователя. Да и оправдана ли будет цена квантовых компьютеров для домашнего пользования? Нужна ли будет его вычислительная мощность для просмотра фильмов и поддержки интернета?
Наверняка квантовые компьютеры заменят нынешние суперкомпьютеры в исследовательских лабораториях, станут незаменимыми для моделирования сложнейших физических процессов. Но станут ли они заменой ПК у нас дома и оправдана ли будет эта замена? Можно предположить, что у нас в домах будут стоять гибриды квантовых и классических компьютеров, но как это будет точно, сейчас сказать не может никто.
"Я полагаю, что создание квантового компьютера разделит историю человечества на две эпохи: до и после. Кстати, у России есть возможность составить достойную конкуренцию самым технологически развитым странам в квантовой гонке. Возможности квантового компьютера не только приведут к колоссальному технологическому скачку, но и дадут ответы на фундаментальные вопросы. Так что это на самом деле технология будущего. И приближается оно быстрее, чем кажется", — комментирует Алексей Федоров.

...

Интересно, но насколько реальны сейчас такие технологии...

Tags: #интересное, #компьютеры
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Перетрудился

    Полиция задержала в Москве директора департамента бюджетной политики в отраслях экономики Минфина Михаила Санакоева. Как сообщили в СМИ он бегал…

  • Иди работай, мамаша. И не лезь не в свои дела...

    Женщина рассказывает свою житейско\семейную ситуацию. Как она говорит: "...из за их с мужем доброты и помощи, теперь сами же оказались в…

  • Надежда Румянцева: любовь длиною в жизнь...

    Надежда Румянцева-актриса, которая доказала, что маленькие курносые девчонки тоже могут стать звёздами. Она родилась 9 сентября 1930 в селе…

Buy for 20 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 35 comments

Bestrlptrt

September 12 2017, 17:44:57 UTC 3 years ago

  • New comment
Проблема не в элементной базе компьютера. Есть водяные, пневматические и др. компьютеры. Квантовые логические элементы выполняют те же булевы функции, что и электронные в пк. Просто квантовые ячейки позволяют на несколько порядков повысить скорость компа и его сложность-мощность.
А проблема в том, что с ростом сложности человек перестает понимать что машина делает вообще. Если на СМ-4 я отлично знал сто машина делает в каждый конкретный момент времени, то уже на микроваксе я этого не знал. А это приводит к тому, что в машине живут огромные куски кода делающие то, что не знает никто. Более того, люди, написавшие этот код, уже умерли.
И на это накладываются системы с переменным кодом - объектно ориентированные модули, которые развиваются вместе с жизнью программно описываемой системы. А потом все это усугубляется искусственным интеллектом, который сам принимает решения. До поры все это здорово. Помогает людям и позволяет двигать науку. До той поры пока учёный сидит перед собственно компом, и уходя домой нажимает кнопку питания. Но появляется все больше систем просто огромное количество (сети серверов), которые работают постоянно без контакта с человеком. Рано или поздно они получат доступ к безлюдным компьютеризированным производствам. И из китайского заводика выйдет Т-800.... Дальше вы видели у Камерона. И не факт, что окончится победой людей.

Recent Posts from This Journal

  • Перетрудился

    Полиция задержала в Москве директора департамента бюджетной политики в отраслях экономики Минфина Михаила Санакоева. Как сообщили в СМИ он бегал…

  • Иди работай, мамаша. И не лезь не в свои дела...

    Женщина рассказывает свою житейско\семейную ситуацию. Как она говорит: "...из за их с мужем доброты и помощи, теперь сами же оказались в…

  • Надежда Румянцева: любовь длиною в жизнь...

    Надежда Румянцева-актриса, которая доказала, что маленькие курносые девчонки тоже могут стать звёздами. Она родилась 9 сентября 1930 в селе…