© J. B. Spring et al., Science (2012)
Проблема современных ЭВМ заключается в том, что, сколь бы малы и быстры ни были современные процессоры, дойдя до атомарного уровня, они, скорее всего, достигнут предела своих возможностей, ведь они занимаются последовательным вычислением. «» по идее должен быть способен выполнять несколько просчетов одновременно, работая по законам квантовой механики, и таким образом скорость вычислений вырастет на несколько порядков. (Вроде бы легче всего понять все эти парадоксы на примере пресловутого «».)
Как бы то ни было, создание «квантового компьютера» чрезвычайно важная научная задача, без этого человечество вряд ли сможет подняться на следующую ступень познания окружающего мира. Именно такие устройства смогут просчитать, к примеру, модель поведения сотен миллионов живых клеток в организме, модель поведения миллиардов молекул в сложных динамических структурах типа воздуха и воды, иными словами, помогут человеку стать не названным, а настоящим царем природы.
Сразу четыре независимые исследовательские группы испытали работу устройства, которое может стать прототипом пресловутого «квантового компьютера». Результаты их работ были опубликованы недавно в журнале Science, а и коротко пересказали суть.
На микрочипе расположено несколько стеклянных волноводов, многократно перекрещенных между собой. Одиночные фотоны подаются на вход устройства и фиксируются на выходе. Точки выхода фотонов зависят от их взаимодействия между собой в местах перекрещивания. Исследователи постепенно наращивали количество фотонов, и если при малом количестве их взаимодействие можно довольно просто смоделировать на обычном компьютере, то, имея 25 фотонов на 400 каналах, оказалось, что измерить получившийся результат становится уже проще, чем его вычислить.
Ученые говорят, что их устройство является прототипом квантового компьютера, вычисления в котором будут проводиться при помощи взаимодействия фотонов. Когда задача решалась на обычном компьютере, то в рамках привычной математики он вычислял то, что называется перманентом матрицы. А при больших величинах та же самая задача решалась буквально «физически» самими фотонами. Перманент матрицы – это функция от элементов этой матрицы, используемая в дискретной математике и комбинаторике. Вычисление перманента – это крайне сложная задача, и то, что удалось создать устройство, которое делает это автоматически, – уже большое достижение.
Проблема в том, что пока такой «компьютер» способен справляться только с одной задачей – вычислением этого самого перманента, но авторы считают, что такой фотонный процессор весьма перспективное направление. Другой вариант – это, собранных в квантово запутанные системы.
