Учебное пособие для иностранных студентов технических специальностей Харьков нту «хпи» 2019 2
Задание 7. Прочитайте текст. Определите его главную мысль. Квантовый компьютер
жүктеу/скачать 0,87 Mb. Pdf көрінісі
|
Book 2019 Nemertsova Nauchnyy stil
| Задание 7.
Прочитайте текст. Определите его главную мысль. Квантовый компьютер Еще пять лет назад о квантовых компьютерах знали только специ- алисты в области квантовой физики. Однако в последнее время тема квантовых вычислений стала очень популярной и вызвала множество различных мнений. О квантовых компьютерах иногда говорят как об альтернативе со- временным компьютерным технологиям. Однако это не так. Чтобы разобраться в этом вопросе, расскажем немного об истории квантовой физики. Эта история началась 14 декабря 1900 года. Именно в этот день немецкий физик и будущий нобелевский лауреат Макс Планк доложил на заседании Берлинского физического общества о фундаментальном открытии квантовых свойств теплового излучения. Так в физике появи- лось понятие кванта энергии, а среди других фундаментальных посто- янных – постоянная Планка. Открытие Планка и появившаяся в 1905 году теория фотоэлектрического эффекта Альберта Эйнштейна, а также создание в 1913 году Нильсом Бором первой квантовой теории атомных спектров стимулировали создание и развитие квантовой теории. Уже в 1926 году Эрвин Шредингер сформулировал свое знамени- тое волновое уравнение, а Энрико Ферми и Поль Дирак получили кван- тово-статистическое распределение для электронного газа. Далее Фе- ликс Блох в 1928 году произвел анализ квантово-механической задачи о движении электрона во внешнем периодическом поле кристаллической решетки. Этот ученый показал, что электронный энергетический спектр в кристаллическом твердом теле имеет зонную структуру. Фактически это стало началом нового направления в физике – теории твердого тела. Весь ХХ век – это период интенсивного развития квантовой физи- ки и всех тех разделов физики, для которых квантовая теория стала ос- 60 новой. Для подавляющего большинства людей квантовая механика находится за гранью понимания. Дело даже не столько в сложном мате- матическом аппарате, сколько в том, что законы квантовой механики нелогичны и не имеют подсознательной ассоциации – их невозможно себе представить. Впрочем, анализ нелогичности квантовой механики и парадоксального рождения из этой нелогичности стройной логики – за- дача философов. Квантовый компьютер – это порождение квантового мира, живу- щего по законам квантовой механики, который на первый взгляд могут показаться очень странными. Но нам ничего не остается, кроме как по- верить в справедливость этих законов, потому что именно на их основе построено и работает множество окружающих нас сегодня устройств – например, лазеры и томографы. Одно из основных положений, которое иначе как магическим не назовешь, - принцип суперпозиции. Заключается он в следующем: если субатомная частица может находиться в нескольких состояниях, то она находится во всех этих состояниях одновременно. Наш жизненный опыт подсказывает, что в окружающем нас мире не бывает суперпози- ции: чашка с кофе стоит всегда либо справа, либо слева от вас, а настольная лампа либо горит, либо нет. В микромире действует еще один странный принцип – любое из- мерение, производимое над частицей, оказывает на нее необратимое воздействие: суперпозиция состояний возможна только до тех пор, пока не произведено измерение. Обычные компьютеры хранят информацию в ячейках, каждая из которых либо имеет электрический заряд, либо нет. Каждая такая ячей- ка соответствует минимальной единице информации – биту. Бит может быть равен нулю или единице. В квантовом компьютере аналогом бита является кубит (квантовый бит), который благодаря принципу суперпо- зиции находится в двух состояниях одновременно. Как в классических, так и в квантовых компьютерах биты или кубиты объединены в после- довательности – регистры. Дальнейшее движение по пути создания квантового компьютера показало, что, несмотря на плодотворность идеи кубитов, праздновать 61 победу еще рано. Квантовый параллелизм порождает новые проблемы: интересующий нас результат действия над квантовым регистром в дей- ствительности оказывается «спрятан» внутри суперпозиции. В процессе «считывания» суперпозиция разрушается, и система становится непри- годной для дальнейших вычислений. И только заново настроив систему, можно снова попытаться получить правильный ответ. Весь выигрыш в быстродействии, который дает квантовый параллелизм, теряется! Итак, на пути создания квантового компьютера остались некото- рые технические проблемы: выбрать метод реализации и способ управ- ления состояниями и надежно изолировать всю эту конструкцию от окружающего мира, чтобы избежать влияния случайных внешних фак- торов. Последняя задача особенно сложна, но есть надежда, что она все- таки разрешима с помощью современных технологий. Возможность квантовых вычислений продемонстрирована уже в нескольких лабора- ториях мира. Эра соперничества квантового и классического компьютеров еще не наступила, ведь преимущество квантового вычисления становится заметным, только если он состоит из 1000 кубитов. Сегодня о тысячах нет и речи, рекорд принадлежит компании IBM, которой удалось сде- лать семикубитную машину. Парадокс состоит в том, что квантовый компьютер работает почти со скоростью света, но выдает приблизительный ответ. А вот в шифро- вании и дешифровании информации для применения такого компьюте- ра находится практически идеальная область. Для спецслужб, накопив- ших огромное количество информации, которую расшифровать суще- ствующими методами пока не удается, возможности квантового компь- ютера представляют огромный интерес. Но большинство специалистов утверждают, что пройдет еще как минимум десять лет, прежде чем настоящие квантовые компьютеры, наконец, будут созданы. жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|