Что такое квантовый компьютер и в чем состоит проблема его создания?

10419
5
0
12 июля
03:27
июль
2015

Ячейка памяти обычного компьютера хранит один бит информации: либо нолик (конденсатор разряжен), либо единичку (конденсатор заряжен). 64 такие ячейки позволяют закодировать одно из 18 квинтиллионов (2 в степени 64) различных целых чисел.

Представьте, что одно число из этих 18 квинтиллионов является решением какой-то важной и сложной задачи, например описывает лекарство от рака. Часто такие задачи не имеют аналитического решения и решаются только полным перебором всех возможных вариантов. Если обычный компьютер может проверить миллиард (10^9) вариантов в секунду, то полный перебор займет примерно 585 лет.

Ячейка памяти квантового компьютера, которая называется кубит, может ОДНОВРЕМЕННО находиться в обоих состояниях: с некоторой вероятностью нолик, с некоторой вероятностью единичка. Соответственно, 64 таких кубита могут ОДНОВРЕМЕННО кодировать каждое из 18 квинтиллионов чисел от 0 до 2^64-1.

Программа для такого квантового компьютера может ОДНОВРЕМЕННО проверить все 18 квинтиллионов вариантов. По большому счёту, квантовому компьютеру из 64 кубитов нет разницы, перебрать миллиард вариантов или 18 квинтиллионов. Благодаря законам квантовой физики он делает это за одно и то же время.

К сожалению, технологии пока не позволяют создать квантовый компьютер, пригодный для практического применения. Учёные пробуют различные носители квантовой информации, такие как поляризация фотонов, сверхпроводящие кольца, спиновые состояния электронов и т. п. Пока что квантовые компьютеры содержат по два-три кубита, и никто не знает, как масштабировать их дальше, и возможно ли это в принципе.

83
3
июль
2015

По тексту создается ощущение, что квантовый компьютер это такая убер-машина, которая сможет любую задачу решить моментально. Это не совсем так. Вернее даже -- совсем не так. Есть _некоторые_ задачи, которые квантовый компьютер сможет решать гораздо быстрее, чем классический. Еще более точно -- существует несколько (пока их буквально по пальцам рук можно пересчитать) квантовых алгоритмов, которые решают определенные задачи быстрее, чем самые лучшие известные сейчас классические алгоритмы. Но нет такого, что для любой задачи существует "быстрый" квантовый алгоритм.

41
0
ноябрь
2015

Ну и к практически исчерпывающим вышеприведенным ответам добавлю, что разница в квантовых и классических вычислениях ещё и в том, что во втором случае, как уже было сказано, последовательно проверяется каждое возможное решение, пока не найдется верное и алгоритм не завершится, а при квантовых вычислениях решение находится мгновенно, однако с крайне низкой точностью, а затем последовательно эта точность повышается на каждом шаге вычислений, пока не достигнет необходимой. Это очень важное преимущество, так как в этом случае можно не тратить дорогое процессорное время, когда необходимая точность уже достигнута.

29
0
показать ещё 3 ответа
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта