Физики разработали фотонный квантовый компьютер

25 декабря 2012
8
4202
Волноводы оптического компьютера. Илл...Волноводы оптического компьютера. Иллюстрация из статьи J. B. Spring et al., Science (2012)

Физики разработали квантовый компьютер, вычислительная мощность которого при масштабировании способна во много раз превзойти способности классических ЭВМ.

Результаты четырех независимых групп исследователей по созданию сходных устройств появились в журнале Science и архиве Корнельского университета, кратко суть публикаций пересказывает Nature News и Science Now.

Устройство состоит из расположенных на микрочипе нескольких стеклянных волноводов, несколько раз перекрещивающихся между собой. Одиночные фотоны подаются на ввод устройства и детектируются на его выходе.

То, в какие выходы попадут фотоны, зависит от их взаимодействия между собой в местах перекрещивания. Это взаимодействие можно довольно просто смоделировать на обычном компьютере, но только до тех пор, пока фотонов очень мало. С ростом их числа вычислительная сложность такой задачи возрастает экспоненциально. При 25 фотонах на 400 каналах измерить получившийся результат становится уже проще, чем его вычислить.

Ученые обращают внимание на то, что созданное оптическое устройство является фактически квантовым компьютером, вычисления в котором проводятся при помощи взаимодействия фотонов. При моделировании поведения фотонов компьютер решает задачу вычисления перманента матрицы - та же самая задача в созданном оптическом устройстве решается "физически". Перманент матрицы - это функция от элементов этой матрицы, используемая в дискретной математике и комбинаторике. Формула для перманента выглядит как формула для определителя матрицы, в которой все минусы заменены на плюсы. В отличие от определителя вычисление перманента является крайне сложной с вычислительной точки зрения задачей.

Главным недостатком созданного устройства является его узкая специализация для решения одной задачи. Пока "компьютер" способен справляться только с одной задачей - вычислением перманента, но авторы подчеркивают, что главное при его создании - показать потенциальные способности устройства.

Для создания более привычных квантовых компьютеров обычно используются ионизированные атомы, собранные в квантово запутанные системы. Вычисления в них проводятся при помощи изменения спинов. Ключевым отличием квантовых устройств от классических является то, что они способны одновременно находиться в нескольких состояниях, поэтому вычисления в них проводятся одновременно, а не последовательно, и полученный результат имеет вероятностный характер.
Информация
Комментарии
1 | Art-n1 26 декабря 2012 05:41:58
Да, технологии стремительно продвигаются вперед, и помогают этому вот такие умные ученые. Интересно когда такой компьютер войдет в эксплуатацию.
2 | Vita-Luka 26 декабря 2012 22:37:55
Art-n1: очень скоро, не сомневайтесь. Конечно, цена такой диковинки поначалу будет заоблачна, а через лет паять - доступна каждому. Глобализация, однако...
3 | Андрей 27 декабря 2012 07:21:54
А я с нетерпением жду биологического компьютера. Он будет самый мощный и экономичный. Лишь бы люди не стали его рабами, он ведь будет еще и думающим!
4 | Руслан 28 декабря 2012 05:05:22
Нет, до нас эти технологии еще долго будут идти. Пока спрос не упадет на нынешние компьютеры, ничего нового мы не увидим. Сейчас в науку никто особо вкладываться не хочет. Сменят название модели, корпус - вот тебе и новая технология.
5 | Simply Indigo(phproot@mail.ru) 31 декабря 2012 02:03:16
Все компьютеры настоящего и будущего просто маломощные никчёмные игрушки. Реально мощный,свербыстродействующий(до 100 в 100 степени операций в секунду) и полезный для многих целей компьютер можно сделать только на кристалле Гелия,которому в отличии от современных не страшны: радиация,космический холод и жара,и электромагнитное оружие
6 | Ivan 31 декабря 2012 23:27:38
Очень сложная задача, как для сосдания компьютера. Когда то пытались делать на воздушных потоках, на водяных и еще что-то там но все это только пробы, физиологические опыты с мозговыми явлениями и не больше.
7 | Игорь 01 января 2013 05:50:31
Мне кажется, что узкая специализация так и останется главной характеристикой компьютеров на основе этой технологии, так как результат имеет вероятностный характер.
8 | Татьяна 01 января 2013 12:32:20
Это все замечательно, но, по-моему, пора уже изобретать такие приборы и приспособления, которые будут не напрягать человеческую психику ,а ее поддерживать и оберегать - на это должны быть направлены усилия изобретателей. А то сплошь и рядом - неврозы, нервные истощения и т.п.
Добавить комментарий