На протяжении последних нескольких лет тема квантовых компьютеров все больше набирает популярность, поскольку их разработка гарантирует прорыв сразу в нескольких областях — биологии, химии, медицины и транспорта и многих других. Впервые модель квантового компьютера была создана американским физиком Ричардом Фейнманом в 1981 году, в России же этот процесс слегка затянулся.
Ученый пояснил, что реализовать все ключевые положения первой части дорожной карты квантовых вычислений получится так быстро благодаря прогрессу в разработке сверхпроводящих и ионных квантовых компьютеров, а также их аналогов на базе холодных атомов. Четыре основных направления работы в рамках этой дорожной карты включают в себя создание магистральных квантовых сетей, космических сетей коммуникации, квантового интернета вещей и квантовой оптики. Сейчас физики сфокусировались сразу на всех направлениях, поскольку пока точно неясно, какое из них является самым перспективным и применимым на практике.
Зачем нужны квантовые компьютеры?
А ведь правда, обычных компьютеров уже недостаточно? Сейчас ведь тоже можно найти невероятно мощные модели. Но нет, по сравнению с квантовыми компьютерами они все же не очень хороши в решении определенных задач.
Принципиальное отличие привычных нам компьютеров от квантовых заключается в том, что в первых информация хранится в двоичном коде (для его обозначения используются всего две цифры — 0 и 1), а наименьшей единицей хранения этой информации является бит. При решении конкретной задачи компьютер выполняет огромное количество последовательных операций с битами, и порой на это может уходить слишком много времени.
Квантовые компьютеры работают совершенно иначе: для решения любых алгоритмических задач они используют квантовые биты — кубиты. Они могут принимать положение 0 и 1 по отдельности, а также 0 и 1 одновременно, то есть кубиты способны пребывать в нескольких состояниях сразу — это называется суперпозицией. Поэтому квантовому компьютеру не нужно выполнять последовательные операции, он может выполнить их все параллельно. В результате скорость обработки запроса в несколько раз превышает скорость в классическом ПК.
Где могут применяться квантовые компьютеры?
Как и в случае с ПК, КК могут принести пользу в абсолютно разных сферах:
- Аэрокосмическая промышленность. При помощи квантовых компьютеров можно создавать сложнейшие расчеты траекторий полетов.
- Искусственный интеллект. Нейросети под эгидой КК смогут анализировать миллионы вариантов развития событий и выдавать более точные ответы на запросы.
- Химия. В этой области возможности квантовых компьютеров широки: они и помогут открыть и синтезировать новые вещества, и модернизировать составы уже существующих веществ, и быстро моделировать молекулярные реакции. Благодаря всему этому прорыв в области медицины гарантирован.
- Криптография. Помимо того, что с помощью КК будут найдены способы расшифровки всех возможных кодирований, само шифрование путем квантового компьютера станет куда сложнее. Так что за безопасность своих данных можно будет не беспокоиться.
- Инвестиции. Сложные расчеты квантовых компьютеров позволят оценить риски инвестиционного портфеля и предугадать возможную изменчивость цены на что-либо.
Перспективы многообещающие, но пока квантовые компьютеры находятся на ранней стадии развития. Остается только ждать!