Ученые учатся управлять квантовым компьютером - 18 ноября 2009 г.

"Наступление" сверхбыстрых квантовых компьютеров, которым прочат роль главного вычислителя будущего, продолжается. Еще одним шагом в сторону "электронного завтра" стало создание квантового процессора, способного выполнять строго заданные требования. О перспективах использования управляемой модели "Правда.Ру" побеседовала с доктором физико-математических наук, сотрудником Математического института РАН Анатолием Верхозиным.

Фото: Ученые учатся управлять квантовым компьютером

Ученые учатся управлять квантовым компьютером

Преимущество квантовых компьютеров перед современной электроникой очевидно. В то время как стандартные элементы памяти принимают значение равное "1" или "0", квантовые биты могут равняться обоим этим параметрам одновременно.

За счет большего количества состояний, которые может принимать квантовый бит - кубит, сокращается количество промежуточных операций при расчетах и ускоряется весь процесс вычислений.

При таких возможностях открываются новые горизонты для разработки криптографических программ и расчета сложных химических соединений, например фармацевтических препаратов.

Читайте также "Четвертый элемент обучит компьютер логике"

Однако в основе квантовых вычислений лежит принцип "спутывания", при котором два кванта на любом расстоянии остаются взаимосвязаны и могут влиять друг на друга.

Этот квантовый парадокс улучшает управление системой и в тоже время усложняет процесс постановки задач.

В результате человеку очень сложно задавать команды кубитам, которые подвержены не только его влиянию, но и другим внешним факторам.

Ученые учатся управлять квантовым компьютером

Поэтому создание подконтрольного оператора квантового процессора стало одной из главнейших задач перед учеными.

Физики из Национального института стандартов и технологий США первыми создали систему квантовых вычислений, в которых пользователь не только контролирует вводные данные расчетов, но и получает достаточно корректные результаты операций.

Для этого инженеры НИСТ использовали систему из двух специально откалиброванных лазеров.

Пульсирование первого задавало направление и скорость вращения ионов бериллия в корпусе квантового компьютера, что позволяло им сохранять результаты вычисления.

Второй лазерный луч, который был настроен на минимальное воздействие на частицы, считывал информацию с ионов бериллия и возвращал ее оператору для интерпретации.

Проведенные ранее исследования показали, что квантовый компьютер всего из двух кубитов может производить множество вычислительных операций-программ. Ученые НИСТ проверили на своем прототипе только 160 из них, прогнав каждую по 900 раз.

К сожалению, управляемость нового квантового компьютера оставляет желать лучшего – его точность приема-передачи информации составляет всего 79,1 процента.

Для того же, чтобы говорить о готовом промышленном прототипе квантовой вычислительной машины, необходимо поднять этот параметр до 99,99 процента.

Смотрите фоторепортажи в разделе "Наука и история"

Ученые учатся управлять квантовым компьютером

С тем, что управляемость является необходимым критерием при создании квантового компьютера, соглашается и собеседник "Правды.Ру" – доктор физико-математических наук, сотрудник Математического института имени В.А.Стеклова Анатолий Верхозин.

"Для того чтобы говорить о квантовых компьютерах, надо понять – что же они из себя представляют.

В отличие от классической модели, где каждый элемент имеет свое строгое двоичное состояние – "единицу" или "ноль", кубит квантового компьютера может включать в себя эти и промежуточные значения.

Изменяя классическую модель командой, мы меняем ее состояние и получаем результат вычисления. То же самое происходит и с кубитом, с той лишь разницей, что в нем изменяются одновременно все данные.

Но отсутствие управляемости и высокая чувствительность кубитов к изменению внешней среды тормозят развитие этого вида техники.

Именно поэтому очень важно создать точный и подконтрольный оператору квантовый компьютер. Ведь теоретическая основа квантовой информатики уже проработана.

Работы уже ведут несколько научных учреждений в мире. Они обмениваются результатами, что позволяет каждому коллективу учиться на чужих ошибках и двигаться вперед. Такое взаимодействие оказывает положительный эффект на развитие квантовой информатики в целом.

И не исключено, что в ближайшие два-три года мы увидим первый по-настоящему рабочий квантовый компьютер, который удивит всех и развеет все сомнения в его необходимости".

Читайте также на "Правде.Ру"