Post #6780

#товарищ_Кун_цзы #постцифра 25 Квантовый компьютер: когда технология неотличима от магии. Артур Кларк, великий американский фантаст и футуролог, однажды сказал: "Любая достаточно развитая технология неотличима от магии". И если есть технология, которая точно подходит под это утверждение, так это квантовый компьютер. Давайте поинтересуемся этой фундаментальной вещью. Квантовый компьютер точно изменит нашу жизнь и сделает еще один шаг в будущее. Будущее, которое, надеюсь будет для человечества счастливее настоящего. I Что не так с обычными компьютерами? Ваш смартфон, ноутбук, даже самый мощный суперкомпьютер — все они работают по одному принципу - они перебирают варианты. Как человек, который ищет нужный ключ в связке из сотни тысяч ключей, пробуя их один за другим. Конечно, современные процессоры делают это с безумной скоростью — миллиарды операций в секунду. Но суть остается той же: перебор, перебор, перебор... Чем быстрее процессор, тем быстрее перебор. Но это все равно перебор вариантов. II Биты и кубиты: в чем разница? Обычный компьютер оперирует битами — это как выключатель света: либо 0 (выключен), либо 1 (включен). Никаких промежуточных состояний. Квантовый компьютер использует кубиты (квантовые биты). И вот тут то и начинаетсята самая магия. Кубит может быть не просто либо 0 либо 1, а одновременно и 0 и 1. Как, напимер, вращающаяся в воздухе — она одновременно и орел, и решка, пока не упадет на стол. Только у кубита это не трюк, а его фундаментальное свойство, родом из особенностей квантового мира. III Почему это так важно? Пока классический компьютер с 8 битами может хранить только одно из 256 возможных значений (от 00000000 до 11111111), квантовый компьютер с 8 кубитами может находиться во всех 256 состояниях одновременно. А если квантовый компьютер имеет не 8, а 100 кубитов, то количество его одновременных состояний становится больше, чем атомов во Вселенной! IV Как работает квантовый компьютер? Главный секрет в том, что квантовый компьютер не делает перебор вариантов. Может вы слышали термин «кот Шрёдингера»? Это понятие ввёл известный физик Шрёдингер, предложив мысленный эксперимент. Да простят нас зооштза, но закроем нашего экспериментального котейку в коробке с устройством, которое может его убить. А может и не убить. Помните состояние либо 1 либо 0? Кот либо жив либо мёртв. Но пока не открыли коробку мы не знаем реального состояния кота. А значит кот находится в суперпозиции — он одновременно и жив, и мертв. И только когда мы заглянем внутрь коробки (иначе, произведем измерение состояния кота), кот "решит", в каком состоянии ему быть: либо умереть, либо жить. V Квантовый компьютер работает похожим образом: Суперпозиция квантового компьютера состоит в том, что кубиты у него находятся во всех возможных состояниях одновременно. И, внимание, квантовый компьютер, в отличии от обычного, не перебирает варианты по очереди — он проверяет все состояния сразу и одновременно. И вот наконец настоящая магия - квантовая запутанность. Кубиты квантового компьютера образуют систему. А у системы есть свойство имерджентность, когда изменение состояния одного кубита мгновенно влияет на другие, даже если они разнесены в пространстве. Это как если бы у вас были две игральные кости, которые, находясь в разных концах галактики, но всегда выпадали одинаково. VI Интерференция. Квантовый компьютер использует ещё хитрый трюк, который усиливает правильные ответы и гасит неправильные, используя волновые свойства квантовых состояний. И вот наконец происходит измерение. Вычисление завершено, мы "смотрим" на результат. Суперпозиция схлопывается в один правильный ответ. VII Насколько это быстрее? Имеется задача; найти выход из лабиринта с миллионом комнат. Классический компьютер будет проверять каждую комнату, одну за другой. Условно говоря проходть весь лабиринт всеми возможными способами. Даже самый быстрый процессор потратит достаточное количество времени. если лабиринт из миллиарда или триллиона комнат? Продолжение ниже