Квантовые компьютеры
 Специалисты в области компьютерных технологий предсказывают скорую замену обычным компьютерам. Вроде как представители следующего поколения будут квантовыми. Они в плане мощности превзойдут нынешние вычислительные системы, как минимум, в несколько раз. Впрочем, обычным обывателям не ясно, что именно представляют из себя квантовые компьютеры? Если следовать экспертным прогнозам, то уже скоро, лет буквально через 10, микросхемы компьютеров перейдут на атомные измерения.
В таком случае логично, что грядет эра квантовых компьютеров, посредством которых скорость работы вычислительных систем повысится в несколько раз. Следовательно, увеличится и производительность. Как таковая, идея квантовых компьютеров считается сравнительно новой. Так, в 1981 году ученый по имени Пол Бениофф был первым, кто теоретически описал основные принципы работы квантовых машин Тьюринга.
Управляющее устройство должно будет перемещаться по ленте, попутно считывая символы, а затем записывая новые. На основании набора этих символов и составляется программа, выполняемая машиной. В квантовых машинах Тьюринга, предложенных Бениоффом, принцип работы остается аналогичным. Разница заключается в том, что сама лента, а также управляющее устройство будут в квантовом состоянии. Это означает, что символы на ленте будут не только 0 и 1, а также суперпозициями обоих чисел, проще говоря, и 0, и 1 одновременно.
Выходит, что если классическая машина Тьюринга может за один раз исполнять только одно вычисление, то квантовая будет параллельно заниматься несколькими вычислениями. Современные компьютеры работают по такому же принципу, как и нормальные машины Тьюринга. Речь о битах, которые бывают только в одном из двух состояний - 0 или 1. А квантовые компьютеры не будут иметь таких ограничений, поскольку информация в них зашифровывается в квантовых битах – кубитах. Они могут содержать суперпозиции для обоих состояний.
Физически системами, которые реализуют кубиты, станут атомы, ионы и фотоны с электронами, имеющие по 2 квантовых состояния. Дефакто, если превратить элементарные частицы в носители информации, то с их помощью можно будет построить компьютерную память и создать процессоры нового поколения. Суперпозиция кубитов сделала возможным то, что квантовые компьютеры будут изначально рассчитаны на произведение нескольких параллельных вычислений.
Физик Дэвид Дойч уверен, что это позволит квантовым компьютерам одновременно выполнять миллионы разных задач, в то время, как нынешние процессоры работают только с одной единственной. 30-кубитный квантовый компьютер будет по мощности приравниваться к суперкомпьютеру, работающему на производительности в 10 терафлопс. То есть, он будет делать триллион операций за секунду. Мощность современного настольного компьютера измеряется только гигафлопсах, то есть, в миллиардах операций за 1 секунду.
|
