Кванттық компьютерлерді ойлап таба алмай жатыр. Мәселе неде жатыр?

Неге кванттық компьютерлер туралы жиі айтылады?

Себебі олар өте тез жұмыс істейді.Болашақта кванттық компьютерлер күнделікті қолданысқа енуі әбден мүмкін. Адамзаттың қазіргі сұранысының өзі классикалық компьютерлердің мүмкіндігін артта қалдыруда. Процессорлардың өнімділігінің өсу жылдамдығын түсіндіретін әйгілі Мур заңы бар: микросхемалардың жаңа түрі жыл сайын шығып отырған және ондағы транзисторлар саны әрдайым шамамен екі есеге өсіп отырады Қазір бұл заң дәл орындалмайды – транзисторлар саны 2,5 жылда екі есеге артады. Солай болғанның өзінде, компьютер процессорларының өнімділігі шексіз өсе алмайды. Сапалы ауысудың қашан қажет болатынын ешкім білмейді, алайда ерте ме кеш пе ол қажет болады. Маңызды есептерді тез шеше алатын квантты компьютерді шығару бір шешім бола алады.

Кванттық компьютер дегеніміз не? Қарапайым компьютерден не айырмашылығы бар?

Қарапайым компьютерлерде ақпарат биттарда сақталады, яғни нөл мен бірде, ал кванттық компьютерлерде –кубиттарда. Кубиттар екі қалыпта бір уақытта бола алады: бір мен нөлді бір уақытта сақтай алады. Осыған байланысты теориялық кванттық компьютер жылдамырақ жұмыс жасай алады.Атынан-ақ белгілі кванттық компьютер кванттық механиканың феномендерін қолданады. Кванттық механиканың заңымен өмір сүретін микроөмірдегі құбылыстар, біздің қалыпты акроөмірге қарағанда өзге болуы мүмкін. Мысалы, бөлшек суперпозицияда бола алады – бірден екі қалыпта. Ауаға лақтырылған монета бірдей уақытта екі жағынан да көрінетін жағдайды елестетіңіз. Қысқаша айтқанда кубиттің жұмысы да осылай ойластырылған.Басқа эффект кванттық оралым деп аталады: екі бөлшек өзара байланысып бірдей уақытта ауыса алады.

Резултат:

Шынын айтқанда ешқашан нәтиже берген емес деуге болады. Біріншіден: кванттық есептеулер тапсырманың нақты шешімін таппайды. Шешім тапқан күннің өзінде ол ықтимал шешім болады. Дәл анықтау үшін қосымша есептуіш ресурстар қосу керек болады. Екіншіден, түсінікті бір және нөлдермен жұмыс істеудің орнына олардың суперпозицияларымен кездескенде сан түрлі айлаға түсуге керек болады. Кванттық алгоритмдердің ішінде ең танымалдарының бірі – алмастыру тапсырмаларын шешетін Гровер алгоритмі және санды көбейткіштерге жіктейтін Шора алгоритмі.

Сонымен, кванттық компьютерлер бар ма әлде жоқ па?

Бар, бірақ олар тым қарапайым.Бүкіл есепті шеше алатын кванттық компьютер әзірге жоқ. Қазіргі зерттеулердің көбісі кванттық компьютерлерді құрастырып шығаруға емес, бастапқы технологияларды, яғни кубиттарды ойлап табуға күш жұмсауда. Бірнеше кубиттары бар регистрларға арасында кванттық алгоритмдер жіберіліп тұрады. Мысалы, 143 санын қарапайым көбейткіштерге жіктеу. Түпкілікті мәселелер көп болғандықтан, ондаған кубитттардан тұратын жүйені құрастырудың ешқандай мағынасы жоқ. Ал бірнеше ғана кубиттары бар құрылғылардың қарапайым компьютерлерден айырмашылықтары көп емес. Алайда D-Wave компаниясының құрылғыларын бөлек атап өтуге болады. Олардың 1152 кубиттары бар компьютері үлкен шу туғызған болатын.

Кванттық компьютерлерді ойлап таба алмай жатыр. Мәселе неде жатыр?

Кванттық жүйе өте сезімтал: сәл бірдеңе бола қалса, олар өздерінің кванттық қасиеттерінен айырылып қалады.Кванттық жүйенің қоршаған ортамен қатынасы оны қарапайым қалыпқа айналдырып жібереді. Бұл құбылысты декогеренция деп атайды. Ауаға лақтырылған тиынды қайтадан елестетіп көріңіз. Ол бір молекуламен соқтығысқан мезетте бір жағымен кері құлап түседі. Ал егер дәл сондай кубиттер туралы айтатын болсақ, олар өзара байланысқандығымен қоса декогеренциядан сақтап қалу мүлдем оңай шаруа емес. Кванттық жүйені сыртқы ортадан бөлек ұстау инженерлік тұрғыдан өте қиын әрі өте қымбат дүние.

Қортынды: