Квантовий комп'ютер - міф чи реальність?
Серед винаходів, які повинні змінити світ в ХХI столітті, одне з перших місць до недавніх пір займало «гіпотетичне обчислювальний пристрій» під назвою «квантовий комп'ютер». І ось майбутнє настало: 13 лютого канадська компанія D-Wave провела в Каліфорнії презентацію першого в світі процесора, що використовує принцип квантових обчислень.
Різниця між квантовими комп'ютерами і кремнієвими, як між кремнієвими і дерев'яними рахунками. Комп'ютер «Оріон» D-Wave володіє 16-кубітним процесором, здатним обслуговувати 65 536 обчислювальних потоків в своїх квантових просторах.
Простіше кажучи: сьогодні з'явилася можливість створення машини, яка зможе виконувати за лічені години такі обчислення, але які у нинішніх комп'ютерів підуть сторіччя.
D-Wave між тим вже в 2008 році збирається створити систему в 1000 кубіт, що дозволить обробляти більше потоків даних, ніж існує частинок у Всесвіті, а доступ програмістів для роботи з «Оріоном» буде відкритий вже цього року.
Основна ідея квантового обчислення полягає в тому, щоб зберігати дані в ядрах атомів, змінюючи їх орієнтацію. Елементарна комірка такого комп'ютера отримала назву квантовий біт (quantum bit = кубіт). На відміну від звичної нам одиниці інформації - біта (binary digits = bits), який може розуміти тільки два значення або «0» або «1», квантовий біт відповідно до принципу невизначеності, постуліруемим квантовою механікою, може перебувати одночасно в стані і « 0 », і« 1 ».
Таким чином, якщо класичне обчислювальний пристрій, що складається з L обчислювальних осередків здатне виконувати одночасно L операцій, то для квантового пристрої розміром L кубіт кількість виконуваних паралельно операцій буде дорівнює 2 в ступені L.
Тепер невелике лірично-технологічне відступ.
Якщо ви вважаєте, що Windows - це та програма, на яку в світі продано найбільшу кількість ліцензій, то ви жорстоко помиляєтеся. Найпоширенішу операційну систему випереджає скромний продукт фірми RSA Data Security, Inc. - Програма, що реалізує алгоритм шифрування з відкритим ключем RSA, названий так на честь його авторів - Ривеста, Шаміра і Адельмана.
Чому ж алгоритм RSA виявився такий важливий? Справа в тому, що для вирішення проблеми безпечного обміну конфіденційними повідомленнями в 1970-х роках були запропоновані системи шифрування, що використовують два види ключів для одного і того повідомлення: відкритий (не вимагає зберігання в таємниці) і закритий (строго секретний). Відкритий ключ служить для шифрування повідомлення, а закритий - для його дешифрування. Ви посилаєте вашому кореспондентові відкритий ключ, і він шифрує з його допомогою своє послання. Все, що може зробити зловмисник, що перехопив відкритий ключ, - це зашифрувати їм свій лист і направити його кому-небудь. Але розшифрувати переписку він не зуміє.
Розрахунки показують, що з використанням навіть тисячі сучасних робочий станцій і кращого з відомих на сьогодні обчислювальних алгоритмів одне 250-значне число може бути розкладено на множники приблизно за 800 тисяч років, а 1000-значне - за 10 в 25-й ступеня (!) років. (Для порівняння вік Всесвіту дорівнює ~ 10 в 10 ступені років.)
На цьому ліричний відступ в даний закінчується і починається прогноз на майбутнє.
Так ось, згідно з оцінками, квантовий комп'ютер з пам'яттю всього близько 10 тисяч квантових бітів здатний розкласти 1000-значне число на прості множники протягом декількох годин! А це означає, що ми стоїмо на порозі нової епохи в області криптографії. Втім, криптографія - це окремий окремий випадок тих грандіозних технологічних змін, які нас чекають. Вже можливості квантового 16-кубітного процесора дозволяють вийти на такі інформаційні технології, на тлі яких створення інтегральної мікросхеми або Інтернету здасться лише епізодом.
D-Wave Systems змогла вирішити низку серйозних проблем: а саме - знайшла спосіб реалізації кубітів (простіше кажучи, визначила з чого їх робити - використовуються надпровідні матеріали на основі ніобію), визначила фізичний механізм взаємодії між кубитами і знайшла спосіб селективного управління кубитами і вимірювання їх квантового стану на виході системи.
Її квантовий комп'ютер успішно впорався з трьома запропонованими завданнями - пошуком молекулярної структури, відповідної конкретної молекулі-мішені, складанням складного плану розміщення гостей за столом і рішенням головоломки Судоку. Скромненько, скажете? Спробуйте вирішити ці завдання за прийнятний час на звичайній машині.
Так що добрий початок! ]
