Katie (uralpanda) wrote,
Katie
uralpanda

Квантовый компьютер

В то время, когда Вики говорит нам, что квантовый компьютер является гипотетическим устройством, к нам вчера приходила IBM и показывала свой 17-кубитный прототип :))) Концепция очень красивая, и невольно думаешь, как же должны работать мозги у того, кто смог это придумать (и у того, кто смог это реализовать).
Классический компьютер использует биты (нолики и единички), которые объединены в регистры. В каждый момент времени каждый бит может иметь только одно значение (либо 0, либо 1). Квантовый компьютер использует кубиты, которые тоже по природе бинарны, но каждый кубит при вычислениях находится в состоянии суперпозиции, то есть он одновременно и 0, и 1. Да, как кот Шредингера. Если взять теперь регистр в 8 кубитов, то это уже 8 маленьких дьявольских штучек в суперпозиции, то есть это множество величин мощностью 2 в степени N, где N - количество кубитов.
Что делает квантовый компьютер - он проводит вычисления не над одним аргументом, а над всеми 2 в степени N аргументов одновременно. То есть берёт буквально в охапку все возможные значения аргументов (их количество определяется числом кубитов) и за один проход получает такую же кучу выходных результатов. Которые, правильно, тоже сидят в суперпозиции. Казалось бы, что ценного в этой куче?
Здесь нужно понимать, что квантовый компьютер предназначен для определённого круга задач, которые можно описать как выбор правильного решения из огромного числа вариантов. Самый классический и понятный пример - взлом закрытого ключа RSA. Как известно, сейчас длина ключа RSA такова, что обычному классическому компьютеру, и даже мэйнфрейму нужны тысячи лет, чтобы разложить ключ на множители. Что делает квантовый компьютер - он загружает в кубиты весь потенциальный набор чисел в задаче, за один раз их пережёвывает (перемножает), и выдаёт такую же суперпозицию результатов, из которой останется выбрать только одну схлопнувшуюся в результате измерения комбинацию значений кубитов, где результирующий регистр равен исходному числу. Поиск и выбор этой схлопнувшейся комбинации - тоже задача нетривиальная, но она уже сейчас решена в прототипах.
Впрочем для того, чтобы взломать реальный ключ RSA, нужен компьютер из 50 кубитов минимум, а сейчас у IBM прототип на 17 кубитов. Квантовый компьютер - сложнейшая технически вещь, которая находится в среде с температурой, близкой к абсолютному нулю, и установлена на платформу, которая предохраняет процессор от малейших колебаний. Всё это нужно, для того, чтобы кубиты были в состоянии суперпозиции, а это состояние очень хрупкое, отсюда и непреодолённое пока ограничение на количество кубитов.
Безумно красиво, безумно интересно.
Tags: Информационные технологии
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments