Как квантовые компьютеры решат проблемы, о которых мы даже не догадываемся

квантовый компьютер

После десятилетий экспериментов, миллиардов долларов инвестиций по всему миру и неуверенности в успехе, исследователи все-таки доказали, что квантовый компьютер может работать эффективнее традиционных. Ранее компания Google опубликована статью в научном журнале Nature, в которой сообщила о разработке революционной модели вычислений и достижении квантового превосходства.

Новые горизонты

Прежде всего, квантовые компьютеры могут сделать широко применяемые коды шифрования устаревшими, что стимулирует некоторые финансовые организации и институты разрабатывать защитные алгоритмы нового типа. Кроме того, технология поможет решить массу проблем бизнеса, связанных с оптимизацией отдельных организационных процессов и всей деятельности компании в целом.

Потенциал этих устройств настолько огромен, что позволит за считанные минуты находить ответы на вопросы, непосильные для традиционных методов вычислений, или решить проблемы, о которых сейчас никто даже не догадывается.

Например, как избежать потерь электроэнергии при ее прохождении через линии электропередачи, как использовать азот, находящийся в воздухе, для создания удобрений для растений, или определить какие молекулы нужно соединить, чтобы получить новые жизненно важные лекарства без траты времени и денег на годы лабораторных исследования без каких-либо гарантий на успех.

Все эти проблемы объединяет их сложность и тайны удивительных взаимодействия субатомного мира. Именно здесь вступает в игру причудливая логика квантовой механики.

Странность квантовых вычислений

Дело в том, что в квантовой механике правила, к которым мы привыкли и можем наблюдать вокруг, например, описанные Ньютоном законы физики, не работают. В нашем мире объекты находятся в определенном состоянии, положении и движутся в конкретном направлении. Для классических вычислений это означит, что основная единица информации (бит) может быть только 0 или 1.

Странные правила квантовой механики позволяют элементарным частицам, таким как электроны или фотоны, не иметь простого, определенного состояния. То есть они могут одновременно быть волновым полем и материей, иметь бесконечное количество возможных положений в каждый определенный момент времени, бесследно исчезать из одного места и тут же появляться в другом.

Именно эти особенности частиц и используются в квантовых транзисторах, которые являются основными составляющими вычислительных устройств.

вкантовый мир

Однако команда Google решила пойти дальше и объединить квантовую механику с информационными технологиями. Это позволило исследователям получить комбинацию, которая, по их словам, вместо того, чтобы просто указывать вверх или вниз (0 или 1), может отобразить каждую точку в любом направлении вокруг сферы. Такая многозадачность система одновременно может обрабатывать гораздо больше информации.

Находясь в запутанных состояниях, квантовые биты (кубиты) могут взаимодействовать друг с другом, что позволяет объединять их для решения конкретных задач.

При этом в отличие от классического компьютера, который методично прокладывает свой путь к ответу через две возможные величины, квантовый хаотично мечется в поисках подходящего результата, пока не достигнет цели. Поэтому в ходе данного процесса могут возникать незначительные просчеты и отклонения, которые постепенно накапливаются и могут приводить к ошибкам, что на сегодня является одной их главных проблем технологии. Однако ученые уже разрабатывают методы борьбы с погрешностями.

Квантовая неопределенность

Скорее всего, в вашем следующем смартфоне не будут использоваться квантовые вычисления, но за следующее десятилетние они могут постепенно проникнуть в нашу повседневную жизнь.

Правда в том, что никто еще точно не знает, как данная технология изменят мир. Эффект может проявиться в новых инженерных подходах, неожиданных химических формулах, способах решения проблемы изменения климата или повышении энергоэффективности.

Сами исследователи пока не могут предсказать, в каких направлениях квантовые компьютеры будут работать лучше традиционных, поскольку не могут предусмотреть всех возможных аспектов.

текст: Илья Бауэр, фото: Unsplash, Tempting

Источник: BitCryptoNews

Читайте также

Вверх