Перспективы квантовых вычислений

Перспективность квантовых вычислений заключается втом, что квантовые компьютеры смогут решать целые классы задач, которые сейчасявляются очень тяжелыми и трудно обрабатываемыми. Они же смогут решать их оченьбыстро. В частности, наиболее перспективной областью, в которую в основном идут средства, является создание квантовой криптографии.

Квантовая криптография говорит о следующем: перехватпосланного сообщения сразу же становится известным. Это означает, что фактшпионажа не заметить нельзя. Перехваченное сообщение, зашифрованное квантовымкомпьютером, утрачивает свою структуру и становится непонятным для адресата. Поскольку квантовая криптография эксплуатирует природу реальности, а нечеловеческие изыски, то скрыть факт шпионажа становится невозможно. Появлениешифрования такого рода поставит окончательную точку в борьбе криптографов за наиболеенадежные способы шифрования сообщений.

Кроме того, квантовый компьютер, благодаря своим качествам, способен разложить 250-значное число не за 800−1000 лет, как современные самые мощные электронно-вычислительные машины, а за 30 минут. С такой машиной спецслужбы могут быстро взломать любой, самый сложный шифр.

У квантовых компьютеров есть еще одна сфераприменения, огромное значение которой понятно уже сегодня. Гигантская вычислительная мощь квантового компьютера позволит переложить на плечи машинысамую разнообразную интеллектуальную деятельность. Машина может не тольконакапливать, хранить и обрабатывать информацию, но и производить с нейоперации, совершенно недоступные даже самым мощным современным компьютерам.

Это значит, что квантовые компьютеры позволят создать экспертные системы нового поколения. Экспертная система — этокомпьютерная система, которая использует знания одного или нескольких экспертовв формализованном виде, а также логику принятия решений. Эта системапредназначена для принятия обоснованного решения в тяжелых условиях, когда нехватает времени, опыта, знаний, информации. На введенный запрос машина даетквалифицированную консультацию или подсказку.

Экспертные системы стали создавать, как только этопозволили вычислительные мощности компьютеров. В СССР работы по созданиюэкспертных систем развернул известный специалист в области кибернетики, академик Виктор Глушков еще в 1968 году. Собственно, создание экспертных системназывается часто разработкой искусственного интеллекта.

Первые модели были созданы в середине 1970;х годов: система MYCIN использовалась вмедицине для диагностики заболеваний, DENDRALв разведке месторождений полезных ископаемых для анализа химического составапочв.

Но квантовый компьютер, резко превосходящий обычныйкомпьютер, в состоянии использовать накопленные знания и алгоритмы принятия решений более полно и всесторонне. Экспертная система на основе квантовыхкомпьютеров может заменить коллективы самых лучших ученых и инженеров, а также может накапливать с течением времени интеллектуальный потенциал. Разумеется, что человек не будет полностью исключен из работы, потому что потребуются люди, которые будут формулировать запросы в экспертную систему.

В памяти экспертной системы может храниться огромноеколичество всевозможных технических сведений: параметры материалов, машин, промышленного оборудования, стандарты и многое другое. Также хранятся алгоритмыпринятия решений, созданные тысячами самых лучших специалистов. В экспертнуюсистему вводится запрос на конструирование машины с определенными функциями. Экспертная система выполняет разработку и конструирование машины, как если быэто делал большой коллектив высококлассных специалистов, и выдает готовыечертежи, по которым машину можно построить. В разработке учтены наличиематериалов и возможности производства.

Создание подобной экспертной системы на основеквантовых компьютеров произведет крупнейший переворот в технике. В разысократится время разработок новых машин, будет освоен большой спектрразнообразных технических и конструкторских решений, будут преодолены традиции, сковывающие работу специалистов. Страна, которая первой создаст такуюэкспертную систему, получит уникальный шанс вырваться в лидеры внаучно-технической гонке.

Также можно отметитьуже функциональные образцы квантовых вычислителей.

Самым нашумевшимпредставителем является компьютер Orionфирмы D-Wave.Данная фирма в 2007 году собрала 16-кубитовый квантовый компьютер, который былотмечен как самый мощный квантовый компьютер, а также первым, на котором можно запускать коммерчески-значимые приложения.

Всё этонамного превосходит большинство других разработок квантовых компьютеров, причёмD-Wave смогла создать компьютер, используя технологии производства полупроводников и существующиеполупроводниковые заводы, не прибегая к помощи оптических схем, квантовыхточек, сдерживания лазера или других экзотических технологий производства. D-Wave работает и над второйполовиной проблемы, а именно над инструментами программирования для созданияприложений, способных получить преимущество от возможностей, которые обещаютдать квантовые вычисления.

Однакоданные открытия ставят под сомнения в научных кругах, указывая на сложности приработе с большим числом кубитов.

Следует отметить, что для проведения операций с кубитамиранее необходимо было использовать лазеры, ядерный магнитный резонанс и ионныеловушки. Но чтобы приблизить появление настоящего квантового компьютера, необходимо создать более простую и менее чувствительную к колебаниям внешнихусловий машину. Это значит, что одну из основных рабочих частей (процессор) желательно создать из классических твёрдых материалов.