Представитель хостинг-провайдера Eternalhost. Отвечаю на вопросы про хостинг, виртуальные... · 23 мая 2022
Что такое квантовый компьютер
Квантовые компьютеры — это машины, использующие свойства квантовой физики для хранения данных и выполнения вычислений.
Квантовый компьютер IBM Q System One в исследовательском центре IBM в Нью-Йорке.
Действие квантовых компьютеров основано на квантовых вычислениях — технологии нового поколения, в которой задействованы устройства, работающие в 158 миллионов раз быстрее, чем самый сложный суперкомпьютер, имеющийся у нас есть сегодня. Это устройство настолько мощное, что может за четыре минуты сделать то, на что традиционному суперкомпьютеру потребовалось бы 10 000 лет.
Квантовая теория
Квантовые вычисления стали материальным воплощением квантовой теории — раздела физики, изучающего крошечный мир атомов и более мелких (субатомных) частиц внутри них. В этом мире законы физики сильно отличаются от привычных нам. Например, квантовые частицы могут существовать в нескольких состояниях одновременно. Это явление известно как суперпозиция.
Помимо суперпозиции, квантовые частицы характеризуются еще одним необычным явлением, называемым квантовой запутанностью, способными сделать эту технологию потенциально новаторской. Когда две квантовые частицы запутаны, они образуют связь друг с другом независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга. Когда вы меняете одну частицу, другая реагирует точно так же, даже если они находятся за тысячи километров друг от друга.
В чем отличия квантового компьютера от своего классического собрата
На протяжении десятилетий все компьютеры строились по одному и тому же принципу. Будь то огромные машины в NASA или обычный домашний ноутбук, все они, по сути, являются просто продвинутыми версиями калькулятора, способными делать только одно действие за раз.
Ключом к тому, как работают классические компьютеры, является способ бинарных вычислений, которым они обрабатывают и хранят информацию, состоящую из двоичных цифр, называемых битами. Эти биты имеют только два возможных значения: единицу или ноль. Именно эти числа создают двоичный код, который необходимо прочитать компьютеру, чтобы выполнить определенную задачу.
Вместо битов квантовые компьютеры используют нечто, называемое квантовыми битами, или, для краткости, «кубитами». В то время как традиционный бит может быть только единицей или нулем, кубит может быть единицей, нулем или обоими одновременно. Это означает, что квантовому компьютеру не нужно ждать окончания одного процесса, прежде чем начать другой. Он может выполнять их одновременно, давая огромное преимущество в скорости обработки данных.
Помимо скорости, еще одним преимуществом квантовых компьютеров перед традиционными является размер. В отличие от классических, их вычислительная мощность не имеет жесткой привязки к числу транзисторов, которые можно уместить на печатной плате (а, соответственно и размеру самой этой платы).
Существенным отличиям квантового компьютера от обычного относится и обязательная потребность в сверохлажденной среде. Так как любой атом с температурой выше абсолютного нуля по определению находится в состоянии вибрации, поэтому любая температура более чем на 10-15 тысячных градуса выше абсолютного нуля просто сотрясает кубиты до такой степени, что они не могут поддерживать «когерентность». Таким образом, большинство современных квантовых компьютеров нуждаются в криогенном охлаждении с использованием сложного и дорогого оборудования
Как квантовый компьютер изменит мир
- Искусственный интеллект. Квантовые вычисления хорошо приспособлены для обработки информации, необходимой для улучшения машинного обучения. Квантовые компьютеры могут дать роботам с искусственным интеллектом сверхбуструю обратную связь, необходимую им для повышения производительности, а также сократить их кривую машинного обучения.
- Ускорение разработки и производства новых лекарств. Имея возможность выполнять сложные вычисления на очень высоких скоростях, квантовые компьютеры станут невероятным инструментом для фармацевтических компаний. Вместо обычных физических лабораторий, требующих много времени и денег, они смогут использовать квантовые вычисления для моделирования поведения молекул в лекарстве, чтобы точно спрогнозировать их поведение и химическое взаимодействие.
- Финансовая сфера. Квантовые компьютеры могут принести огромные потенциальные преимущества финансовому сектору — от более глубокой аналитики и финансового моделирования до ускорения обработки данных в торговле, транзакциях и маркетинге.
- Борьба с изменением климата. Благодаря квантовому моделированию, квантовые компьютеры обладают огромным потенциалом с экологической точки зрения. Например, они могут ускорить открытие новых катализаторов CO2, которые обеспечат эффективную рециркуляцию углекислого газа при производстве полезных газов, таких как водород и монооксид углерода.
- Кибербезопасность. Это та область, где квантовые компьютеры, способные взламывать шифрование с открытым ключом, представляют не только преимущества, но и несут новые риски. Решением потенциальной проблеммы должно стать развитие квантово-устойчивой информационной безопасности и введение новых стандартов постквантовой криптографии.
- Боле точные прогнозы погоды. Поскольку квантовые компьютеры могут анализировать все данные одновременно, метеорологи будут иметь гораздо лучшее представление о неблагоприятных погодных условиях, что позволит им строить боле точные прогнозы, а также разрабатывать более совершенные модели климатических изменений.