Что такое квантовый компьютер и как он работает

Именно квантовый процессор и является ключевым компонентом любого квантового компьютера, тогда как почти весь его остальной объем занимает мощная система охлаждения, способная опустить температуру до значений, близких к абсолютному нулю. Только при них кубиты и обретают свои волшебные свойства.

Как работает квантовый компьютер

Квантовый компьютер основан на двух принципах квантовой механики — суперпозиции и запутанности. Звучит сложно, но на самом деле это не так. Принцип суперпозиции хорошо описан экспериментом с котом Шредингера, который одновременно жив и мертв пока вы не откроете коробку. Точно также и кубиты квантового процессора одновременно находятся в двух состояниях — 1 и 0.

И это сильно контрастирует с классическими компьютерами, использующими двоичную систему счисления. Ведь их биты могут передавать или 1, или 0, но не могут принимать оба эти значения одновременно.

Что касается принципа запутанности, то он означает лишь то, что каждый кубит квантового компьютера связан со всеми остальными его кубитами. Они работают как одна система и могут анализировать множество комбинаций и вариантов одновременно.

Квантовый компьютер: чем он лучше обычного

Благодаря квантовой запутанности и способности кубитов находиться в суперпозиции квантовый компьютер может одновременно перебирать огромное число вариантов решения задачи, тогда как традиционный компьютер работает последовательно. Соответственно отличается и их скорость. Так, если последнему потребуются десятки тысяч лет для решения определенной задачи, квантовый компьютер может справиться с ней за считанные дни или часы.

Проблема в том, что квантовый компьютер выдает не точные значения, а лишь вероятностные. Поэтому для интерпретации результатов его работы требуются специальные квантовые алгоритмы. Но универсальных алгоритмов не существует. Каждый из них разрабатывается для выполнения строго определенной задачи. И когда задача меняется, для ее решения требуется совершенно иной алгоритм.

Проще говоря, традиционный компьютер или суперкомпьютер — это относительно медленное, но универсальное устройство, а квантовый компьютер хоть и способен решать те задачи, которые невозможны для обычных компьютеров (квантовое превосходство), но лишен их универсальности. Иными словами, появление квантового компьютера не оставляет не у дел компьютеры обычные, история которых началась еще в середине 20 века. А подробнее об этапах развития компьютеров вы рассказали в этой статье.

Для чего могут использоваться квантовые компьютеры

Криптография

Квантовый компьютер делает практически бесполезной такую науку, как криптография. Просто из-за того, что в теории он способен взломать любой даже самый совершенный шифр, потратив на это считанные секунды.

Искусственный интеллект

Искусственный интеллект на базе квантовых компьютеров, способный одновременно анализировать миллионы всевозможных комбинаций и взаимосвязей, станет настоящим прорывом в отрасли.

Разработка новых лекарств

Квантовый компьютер сможет смоделировать любое химическое соединение, проанализировать его взаимодействие с другими веществами и выявить полезные комбинации, которые на практике превратятся в лекарство от пока неизлечимых болезней.

Климат под контролем

Климат Земли — это сложнейшая система со множеством взаимосвязей, моделирование и отслеживание которых просто невозможно на базе классического компьютера. Квантовый компьютер сможет взять эту задачу на себя, и выявить влияние одних климатических явлений на другие. А на основе этого можно как более точно прогнозировать погоду, так и влиять на нее.

Финансы

Квантовый компьютер просчитает оптимальные маршруты перевозки товаров, поможет с инвестициями и анализом компаний, которые заслуживают вашего внимания, спрогнозирует спрос и вероятность успеха того или иного изобретения.

Читайте также

• Что такое сквозное шифрование в мессенджерах?
• Почему Samsung и Apple до сих пор не перешли на кремний-углеродные батареи?