class="p1">– Я просто сейчас с ума сойду, мы создали такую идеальную технологию и сейчас у меня спрашивают, что оно из себя представляет, что такое квантовый компьютер.
– Я думаю я объясню ему простым языком, – вмешался в разговор Доктор Сай.
Ну квантовый компьютер – вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики это может быть квантовая суперпозиция, квантовая запутанность для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер в отличие от обычного оперирует не битами способными принимать значение либо 0, либо 1, а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1.
Теоретически, это позволяет обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая существенного превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.
– А в чём заключается слабость и риск таких компьютеров? – спросил Арман.
– Я заметил, что ты всё же понял нас, – заключил Доктор Сай.
– Я тоже был физиком, частично интересовался квантовой механикой, – сказал Арман.
Одним из проблем квантовых компьютеров выступает тот факт, что бит может копироваться лишь один раз, – продолжил Доктор Сай.
– А это значит, что информацию по квантовому каналу связи можно только передать. А дальше с ней уже не получится что-либо сделать.
В данный момент как и двадцать лет назад я, Билги и другие учёные пытаемся решить это проблему.
– Верно всё, но ты не сказал ещё одну проблему, – добавил Доктор Билги.
– Так, сейчас мы пытаемся, используя квантовые технологии связи, создавать перепутанные пары фотонов. С их помощью можно будет посылать в два конца из одной точки и связывать между собой две удаленные точки.
Если мы сумеем создать множество таких узлов, то можно будет организовать линию связи на бесконечно большие расстояния. Но для реализации задумки также требуется квантовая память.
А ее создание находится только в процессе разработки нашими коллегами-учёными.
– Это интересно, но меня как бывшего физика интересует какие возможности откроют эти квантовые технологии? – спросил Арман.
– Начнём с самого основного, для работы и передачи данных из одного квантового компьютера в другую нам нужна не просто связь, а квантовая сеть, – ответил Доктор Сай.
Квантовая сеть – коммуникационная сеть, защищающая передаваемые данные с использованием фундаментальных законов квантовой механики. Является практической реализацией так называемой квантовой криптографии. Квантовые сети формируют важный элемент квантовых вычислений и квантовых систем криптографии.
Они допускают транспортировку квантовой информации между физически разделенными квантовыми системами.
В распределенных квантовых вычислениях сетевые узлы в сети могут обрабатывать информацию, выполняя функцию квантовых вентилей. Безопасная передача данных может быть реализована с помощью алгоритмов квантового распределения ключей.
В квантовых сетях, использующих в качестве среды передачи оптоволокно или свободное пространство, важную роль играет передача чистых квантовых состояний в виде фотонов на большие расстояния.
– Я многое не понял, но понял, что она поможет передавать данные на большие расстояния, – сделал вывод Арман.
– Ну не понял, но доводы делаешь правильные насчёт квантовой сети, – сказал Доктор Сай.
– Ну сейчас моя коллега Доктор Билги расскажет то в чём он больше специализирован, он уже больше тридцати лет изучает квантовую телепортацию.
– Начнём с того что квантовая телепортация – передача квантового состояния на расстояние при помощи, разъединённой в пространстве сцепленной (запутанной) пары и классического канала связи, при которой состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения и воссоздаётся в точке приёма, – рассказал Доктор Билги.
Алгоритм телепортации реализует точный перенос состояния одного кубита (или системы) на другой. В простейшей схеме используются 3 кубита: телепортируемый кубит и запутанная пара, один кубит которой находится на другой стороне.
Отмечу, что в результате работы алгоритма первоначальное состояние источника разрушится – это пример действия общего принципа невозможности клонирования – невозможно создать точную копию квантового состояния, не разрушив оригинал. Не получится скопировать произвольное состояние, и телепортация – замена этой операции.
Телепортация позволяет передавать квантовое состояние системы с помощью обычных классических каналов связи. Таким образом можно, в частности, получить связанное состояние системы, состоящей из подсистем, удалённых на большое расстояние.
– Выходит, что квантовая телепортация, копируя оригинал разрушает его для создания точной копии, – заключил Арман.
– Пока нам много чего неизвестно, и мы очень многое не понимаем в квантовой механике, – сказал Доктор Билги.
– Я потратил на изучение больше тридцати лет, проводил пятнадцать экспериментов, но всё же не смог выяснить.
Следующая возможность квантового компьютера – это квантовая криптография, – добавил Доктор Сай.
– Благодаря огромной скорости разложения на простые множители квантовый компьютер позволит расшифровывать сообщения, зашифрованные широко применяемым криптографическим алгоритмом RSA.
До сих пор мы этот алгоритм считаем сравнительно надёжным, так как эффективный способ разложения чисел на простые множители для классического компьютера в настоящее время неизвестен.
Для того, например, чтобы получить доступ к кредитной карте, нужно разложить на два простых множителя число длиной в сотни цифр (даже для суперкомпьютеров выполнение этой задачи заняло бы в сотни раз больше времени, чем возраст Вселенной). Благодаря квантовому алгоритму Шора эта задача становится вполне осуществима.
Но увы у нас квантовый компьютер пока что не того уровня, одним словом оно не стабильна и не универсальна.
– Но в современной реалии как-то задаёшься вопросом уже никаких государств не осталось, от кого будем защищаться, от каких кибератак спомощью квантовой криптографии? – спросил Арман.
– Ну вопрос несовсем корректный. И к тому же найдутся и враги и те, кто будут атаковать нашу базу данных, – ответил Доктор Сай.
– И какие же проблемы встают в создании стабильного квантового компьютера? – спросил Арман.
– Вот это уместный вопрос, прям в точку, – ответил Доктор Сай.
Основными недостатками наших квантовых компьютеров являются необходимость создания сверхнизких температур, обеспечение устойчивости состояния ионов в цепочке и ограниченность возможного числа кубитов – не более 40.
– Выходит, что квантовые компьютеры нуждаются в сверхнизких температурах, – сделал вывод Арман.
– Верно, всё так как я рассказал тебе, – сказал Доктор Сай.
– И ещё одну возможность квантовых компьютеров – это исследования в области развития и усовершенствования искусственного интеллекта о котором расскажет моя коллега Доктор Билги.
– Да этот область исследований вообще соблазняет любого учёного сделавшего частью своей жизни создание, развитие и усовершенствование искусственного интеллекта, – добавил Доктор Билги.
Квантовые компьютеры манипулируют большими объёмами данных за один проход и способны моделировать нейронную сеть экспоненциального размера.
Даже школьные физики вроде тебя думаю знают когда-то именно принцип неопределенности вызвал непонимание Эйнштейна и его знаменитое скептическое возражение «Бог не играет в кости». Однако, похоже, играет: все известные эксперименты, косвенные и прямые наблюдения и расчеты указывают, что принцип неопределенности является следствием фундаментальной недетерменированности нашего мира. И снова мы приходим к несочетанию масштабов и уровней реальности: там, где существуем мы, все вполне
