На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)

Мировоззрение

7 102 подписчика

Свежие комментарии

  • Алекс Симбирцев
    Подлинный - Иоанн Великий. Без цифр и отчества. До небылиц Карамзина он был первый и единственный. Но царь лежит в Ар...Кто из «Грозных» ...
  • Воробей
    Спасибо за ссылку. К сожалению, я там нашёл только на одной иконе изображение "вилообразного креста", без каких-либо ...Надгробия дораско...
  • Наталия Берг
    Правая нить говорит о нашей праведной жизни, а левая нить о наших грехахНадгробия дораско...

ЗАПРОГРАММИРУЕМ ВСЕЛЕННУЮ

Первая революция в сфере информационных технологий произошла в 1971 году, когда был создан микропроцессор Intel-4004 на полупроводниковом кристалле. За сорок лет мы в полной мере смогли оценить достоинства и недостатки этого прорыва. В наш быт вошли мобильные телефоны, персональные компьютеры, цифровые видеокамеры, автоматические приборы и электронные сети.

Не все еще успели привыкнуть к ним, а нас уже поджидает новая революция, и символом ее станет квантовый компьютер.Картинки по запросу запрограммировать вселенную.

СЧЕТ В КУБИТАХ

Идея квантового компьютера появилась примерно в то же самое время, когда ученые начали разбираться в удивительных законах, по которым «живет» квантовый мир. Ее выдвинул в 1980 году великий отечественный математик Юрий Манин. Через несколько месяцев американский физик Ричард Фейнман описал теоретическую модель, а его коллега Пол Бениофф придумал принципы построения такого компьютера.

В чем же состоит различие между обычным компьютером и квантовым? Информационная ячейка обычного компьютера может в один момент времени находиться только в одном из двух состояний «0» или «1», которое и называется «битом». А вот ячейка квантового может находиться одновременно во всех состояниях от «0» до «1», бесконечная совокупность которых называется «кубитом» (q-битом, квантовым битом). Если квантовый компьютер удастся построить и снабдить соответствующей программой, то теоретически в нем можно запустить параллельные вычисления, получая результат мгновенно. Причем сложность вычислений никак не должна влиять на быстродействие компьютера. К примеру, установлено, что 30-кубитный квантовый компьютер по мощности будет равен суперкомпьютеру, работающему с производительностью 10 терафлопс (10 триллионов операций в секунду). Для сравнения — мощность современных настольных компьютеров измеряется всего лишь в гигафлопсах (миллиарды операций в секунду). И прототип такого компьютера уже существует.

«Сердце» прототипа квантового компьютера — маленькое плоское алюминиевое кольцо. При комнатных температурах оно остается обычным кольцом. Однако если перевести его в сверхпроводящее состояние, оно превратится в квантовый объект, ток в котором может течь как по часовой, так и против часовой стрелки, что и позволяет кубиту принимать значения от «0» до «1» в один и тот же момент времени. Для этого кольцо охлаждают жидким гелием до температуры, близкой к абсолютному нулю. Затем его помещают в сверхточно настроенное слабое магнитное поле… Сложность в том, что пока кубиты «живут» лишь микросекунды. Но и за это время они успевают просчитать сотни операций.
ПЕРВЫЕ ПРОБЛЕМЫ
В конце мая 2011 года сотрудники канадской компании «D-Wave Systems» заявили о своего рода эпохальном событии. Впервые в истории клиенту был продан квантовый компьютер «D-Wave One» со 128-кубитным чипом. Его цена составила 10 миллионов долларов, причем в многолетний контракт включено и обслуживание машины. Покупателем выступила знаменитая компания «Lockheed Martin», специализирующаяся на военной, авиационной и космической технике. Она намерена с помощью квантового компьютера создать некую «киберфизическую систему», которая интегрирует программное обеспечение с датчиками окружающей среды. Второй квантовый компьютер за такую же сумму приобрела интернет-компания «Google». В начале 2014 года на этих машинах была проведена серия испытаний, которая показала, что «D-Wave One» превосходит классические суперкомпьютеры по скорости решения задач в 36 тысяч раз.

Компьютер «D-Wave One» выглядит как огромный черный шкаф, что объясняется необходимостью поддерживать сверхнизкие температуры и особые магнитные поля. Но ведь когда-то и обычные компьютеры занимали десятки шкафов. Специалисты утверждают, что смогут миниатюризировать и удешевить квантовые компьютеры, взяв за основу оптические устройства, ведь фотон — тот же квант, обладающий соответствующими свойствами. Однако главная проблема не в размерах, а извлечении информации: в какой-то момент процесс квантового вычисления нужно остановить, чтобы получить ответ в традиционном виде бита, то есть на выходе должны быть все те же пресловутые «0» или «1». Неопределенность при решении поставленной задачи недопустима.

Проблему очень образно описал итальянский профессор Томмасо Каларко — крупнейший специалист по квантовым компьютерам: «Представьте себе официанта в ресторане. Если он ходит медленно, то пища наверняка будет доставлена по назначению. Но в квантовых масштабах «медленно» не годится: оно приведет к декогеренции, то есть нарушению связей в квантовой системе, возникающей из-за влияния внешней среды. Такая «остывшая» система заказчику не подойдет, и он попросит деньги назад. Если же идти слишком быстро, точность вычислений сильно упадет и много посуды окажется на полу. Профессиональные же официанты ходят иначе: сначала они ускоряются, идут с некоторым наклоном и замедляются. Функционирующий по похожему принципу алгоритм разрабатывают для использования в квантовом компьютере».

В решении этой проблемы российские ученые оказались вне конкуренции, поэтому с давних пор Москва стала «Меккой» для квантовых физиков: они с удовольствием приезжают к нам, чтобы набраться опыта и обсудить острые вопросы. К примеру, оптимизационный алгоритм, позволяющий повысить точность результата при использовании квантового компьютера, создал выдающийся отечественный математик Вадим Кротов. Итальянский профессор описывает его достижение так: «Вернемся к нашему официанту. Что вы делаете, когда бьете тарелки? Правильно, возвращаетесь назад во времени, представляя, как все было бы, поступи вы немного иначе. Вы проецируете свои желания на то, что уже сделали. И в новой реальности вы будете аккуратнее. Так и алгоритм Кротова постоянно «возвращает» квантовую систему в прошлое и показывает, что будет при некоторой ее корректировке. Ошибка при этом, конечно же, уменьшается».
МАГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Что же даст нам вычислительная машина с практически мгновенным быстродействием?
Ученые обычно приводят такой пример. Для того, чтобы получить доступ к чужой кредитной карте, нужно разложить на два простых множителя число длиной в сотни цифр. Самому мощному суперкомпьютеру, находящемуся в Китае и проводящему квадриллионы операций в секунду, на это потребуется более 15 миллиардов лет — время большее, чем возраст Вселенной! Серийному квантовому компьютеру понадобится всего-то пара часов. Но не спешите обвинять разработчиков в злых намерениях: система, способная решить столь сложную задачу, поможет создать и шифр, который взломать принципиально невозможно.
В мире квантовых технологий перед научным сообществом раскрываются ослепительные перспективы: ученые смогут мгновенно расшифровывать геном, точно предсказывать погоду и климатические изменения, определять оптимальную аэродинамику для автомобилей, самолетов и ракет, обрабатывать колоссальные массивы данных, находя зависимости в хаосе (например, квантовый компьютер способен очень быстро выделить искусственный сигнал инопланетян в космическом шуме). Через квантовые технологии лежит прямой путь к созданию искусственного интеллекта и телепортации.

Однако интереснее другое. Хотя квантовый компьютер — цифровая система, в своей физической основе это аналоговый прибор, работающий на самом глубоком, фундаментальном, уровне. Можно сказать, что это маленькая модель всей Вселенной. Таким образом, изучая его, мы можем понять, как «программируется» Вселенная, как накапливается и преобразуется природная информация в ней. И кто знает: может быть, разобравшись в этих принципах, мы сами научимся «программировать» пространство и время. И тогда, как предсказывал знаменитый фантаст-визионер Артур Кларк, технологию нельзя будет отличить от магии.
Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх