Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...

Будущее компьютеров-квантовые вычисления

По словам эксперта, коммерческое производство квантовых компьютеров, которые будут обрабатывать информацию намного быстрее, чем сегодняшние суперкомпьютеры, все остановлено на некоторое время — промышленность должна сначала решить аппаратные проблемы в квантовой технологии.

Квантовая теория касается природы в наименьших масштабах и энергетических уровнях и описывает поведение субатомных частиц, таких как электроны, протоны, нейтроны и фотоны.

В кремниевых чипах классических компьютеров единица данных отображается в одном из двух состояний — 0 или 1, относящихся к истинному / ложному или да / нет. Однако в квантовой теории данные могут одновременно существовать в обоих состояниях, обеспечивая экспоненциально больше информации. Единица, или «бит» в обычных вычислениях, становится «кубитом» в квантовой теории, которая может быть либо 0, либо 1, либо в суперпозиции одновременно.

Это означает, что, когда обычный компьютер выполняет вычисления последовательно, по одному разу, то квантовый компьютер мог бы обрабатывать информацию одновременно, тем самым делая ее намного более мощной. Вычислительная мощность квантового компьютера растет экспоненциально с количеством квантовых бит, которые можно манипулировать, объясняет Алексей Кавокин из Российского квантового центра (RQC) и профессор Университета Саутгемптона в Великобритании.

Однако, хотя манипуляция многочастичным запутыванием лежит в основе квантовых вычислений, физическая реализация кубитов затруднена просто потому, что квантовые явления трудно наблюдать в повседневной жизни. По словам Кавокина, для создания квантового компьютера необходим физический кубит, который хорошо изолирован от окружающей среды, добавив, что стабилизация его в физической платформы является ключом.

«Существует проблема аппаратного обеспечения, которая должна быть решена прежде, чем мир сможет реализовать квантовые вычисления в промышленном масштабе», — сказал Кавокин, отметив трудности, связанные с реализацией будущего сценария, блестяще изображенного в научно-фантастическом триллере «Отчет о меньшинствах», (2002), режиссер Стивен Спилберг. В фильме подробно описывается будущая технология, позволяющая полицейским поймать преступников до совершения преступления.

«Исследователи в настоящее время ищут платформы, которые позволяют манипулировать квантовыми состояниями в условиях комнатной температуры. Если эта аппаратная проблема не будет решена, массовые квантовые вычисления еще далеко», — сказал он.

Исследователи обнаружили, что некоторые кубиты, такие как атомы кремния, работают только при очень низких температурах, вблизи абсолютного нуля или нулевой степени Кельвина (-273,15 градуса Цельсия). Физические системы манипулирования кубитами, на которых работают большинство ученых, будут основываться на одиночных фотонах, ультра-холодных атомах и сверхпроводящих схемах.

«Квантовая наука — это новая область … холодные атомы, сверхпроводящие кубиты … ни одна отрасль не имеет этих данных на нынешнем этапе», — сказал Кавокин. «Через 3-4 года мы можем продемонстрировать квантовый имитатор комнатной температуры с несколькими сотнями узлов. Проблема заключается в масштабировании … до сих пор мы достигли сверхпроводящей квантовой схемы в 50 кубитов».

На конференции Михаил Лукин, профессор Гарварда и выпускник Московского физико-технического института (МФТИ), сказал, что ученые все еще в неведении о том, как построить универсальный квантовый компьютер, который будет выполнять любой квантовый алгоритм на много быстрее, чем обычные компьютеры, учитывая много миллионов кубитов, необходимых для такого устройства.

Квантовая механика привела к таким устройствам, как широкополосные оптические волокна и дисплеи смартфонов, которые работают с использованием фотонов — наименьших неделимых квантов или единицы света. Фотоны обладают как волнообразным свойством, так и они ведут себя как частицы, сначала объясненные Альбертом Эйнштейном. Благодаря огромному потенциалу квантовых компьютеров такие компании, как Google, Microsoft и IBM, вкладывают значительные средства в исследования квантовых вычислений.

Работая на уровне фотонов, квантовая механика, на какой-то стадии, также должна обеспечивать сверхбезопасную связь. В России придумали безопасную  квантовую связь. В этом году Россия объявила о разработке первого в мире квантового блокчейна, которая позволяет использовать квантовую криптографию и систему квантовой передачи данных для защиты баз данных от взлома.

RQC заявляет, что это устройство будет готово к промышленному использованию к началу следующего года. Эта технология создает специальные блоки, которые подписываются квантовыми ключами, а не традиционные цифровые подписи. Эта технология уже была проверена RQC в одном из крупнейших российских банков — Газпромбанке. По словам председателя RQC, сингапурского предпринимателя Сергея Белоусова, который также является соучредителем и председателем глобальной компании по защите данных Acronis, общая информационная безопасность, гарантированная квантовой связью, имеет философскую дилемму. «Мир не готов к полной конфиденциальности. Большинство правительств во всем мире контролируют свое население посредством контроля над информацией. Поэтому, если информация станет полностью частной, они потеряют этот контроль», — сказал Белоусов, также выпускник МФТИ. В этом заключается стремление к новой технологии.

Читайте самые интересные новости HiTech технологий в соцсетях:

Вам также могут понравиться Еще от автора

Комментарии

Подписывайтесь на новости и будьте в курсе новостей Hi Tech технологий