Машини майбутнього вже поруч: що таке квантові комп’ютери

Основний прин­цип праці стан­дар­тно­го ком­п’ю­те­ра про­стий: він опе­рує з біта­ми, що мають лише два стани — 0 або 1. Звичайний ком­п’ю­тер є твер­до­ті­лим: при одна­ко­вих вхі­дних даних видає одна­ко­вий результат.

У кван­то­вих маши­нах вико­ри­сто­ву­ю­ться кубі­ти — осо­бли­ві оди­ни­ці інфор­ма­ції, які зав­дя­ки явищу супер­по­зи­ції можуть зна­хо­ди­тись одно­час і у стані 0, і у стані 1. Це як би під­ки­ну­та моне­та враз була і орлом, і рішкою.

Паралельні обчислення і сила ймовірності

Звичайний про­це­сор про­хо­дить декіль­ка опе­ра­цій серій­но: у світі бітів всі пов­но­цін­ні обчи­сле­н­ня про­хо­дять покроково.

У кван­то­вих систе­мах дуже бага­то рішень обчи­слю­ю­ться пара­лель­но за один крок, тому вони під­хо­дять для зав­дань, де треба пере­бра­ти вели­че­зні кіль­ко­сті варіантів.

Квантова маши­на видає резуль­тат з ймо­вір­ні­стю: один і той самий алго­ритм може дава­ти різні резуль­та­ти. Тому що сесії обчи­слень потрі­бно повто­рю­ва­ти, а вір­ний варі­ант оби­ра­ти на осно­ві статистики.

Де треба квантовий, а де звичайний

Полюбляєте грати в ігри або готу­є­те звіт в Excel? Ваш ноут­бук з цим успі­шно спра­ви­ться. Але є обла­сті, де лише кван­то­ві мето­ди дають реаль­ну перевагу:

• Створення ліків та моде­лю­ва­н­ня хімі­чних реакцій
• Системна опти­мі­за­ція: логі­сти­ка, фінан­си, комунікації
• Кіберзахист: злам ста­рих кодів та роз­роб­ка нових схем

Чому квантові комп’ютери не замінять наші ноутбуки

Сучасні кван­то­ві маши­ни — це не покра­ще­на вер­сія зви­чних нам гадже­тів, а зов­сім інший інстру­мент. Вони пра­цю­ють за пра­ви­ла­ми кван­то­вої фізи­ки і потре­бу­ють екс­тре­маль­них умов. Їх треба охо­ло­джу­ва­ти до тем­пе­ра­тур, близь­ких до абсо­лю­тно­го нуля, і пов­ні­стю ізо­лю­ва­ти від шуму, іна­кше будь-який вплив зруй­нує обчислення.

Такі умови дося­жні лише у лабо­ра­то­рі­ях чи дата-цен­трах ком­па­ній на кшталт Google, IBM або D‑Wave. І кошту­ють вони деся­тки міль­йо­нів доларів.

Майбутнє — за гібридними системами

Найімовірніше, май­бу­тнє за сим­біо­зом: зви­чай­ні комп’ютери зали­ша­ться основ­ни­ми для біль­шо­сті задач, а кван­то­ві моду­лі пра­цю­ва­ти­муть як при­ско­рю­ва­чі у скла­дних обчи­слю­валь­них зав­да­н­нях. Це як поєд­на­н­ня дизель­но­го локо­мо­ти­ва та раке­ти — кожен має свою нішу.

Квантові комп’ютери не замі­нять ваш ноут­бук, але змі­нять пра­ви­ла гри в галу­зях, де потрі­бні шале­ні обчи­слю­валь­ні поту­жно­сті. Їхній потен­ці­ал — вели­че­зний, але він ще потре­бує часу і дослі­джень, щоб стати части­ною нашо­го цифро­во­го повсякдення.