Сегодня очень много разговоров о квантовой механике, о ее запутанностях и суперпозиции. Современные ученые всерьез рассуждают о преодолении скорости света и временной петле, при наличии которых определенный объект может телепортироваться в пространстве и осуществлять перемещение во времени - попадать в прошлое и будущее. Научное познание, эзотерические верования и современные мифы сплетаются в едином узоре причудливой невероятной реальности. Немало шума наделал так называемый Эффект Манделы, когда воспоминания фраз из фильмов, детских песенок оказываются не такими, какими они хранятся в нашей памяти, при их действительной проверке на основе фактов. Возникают теории заговоров, изменения нашей реальности и вторжения представителей иных измерений.
Виной всему необъяснимому вменяется создание квантового суперкомпьютера, работающего в 100 млн раз быстрее обычного компьютера и "позволяющего изменять ход времени и трансформировать реальность". Полет человеческой фантазии подогревает, ставшая новым символом современной алхимии, квантовая механика. Можно было бы остановиться на этом моменте, предположив, что никаких суперкомпьютеров не существует. Однако имеется подтвержденная информация о том, что обладателями квантовых компьютеров уже стали ведущие известные корпорации и агентства, такие как Google, Lockheed Martin, Volkswagen, Temporal Defense Systems, NASA, Лос-Аламосская национальная лаборатория и другие. Первой производством таких суперкомпьютеров занялась канадская компания D-Wave Systems. Стоимость такой "чудо-машины" составляет 15 миллионов долларов, что далеко не по карману многим корпорациям, не говоря уже о частных пользователях. Но, несмотря на немалое количество источников информации, квантовые компьютеры окружены ореолом "научного мистицизма". Еще в 2015 году, проведя ряд исследований после приобретения суперкомпьютера, специалисты Google подтвердили, что компьютер D-Wave работает на основе квантовых эффектов. При этом в "1000-кубитном" компьютере кубиты в действительности организованы в кластеры по 8 кубитов каждый.
В январе 2019 года IBM также анонсировали выпуск "20-кубитного" квантового компьютера, пригодного для использования в домашних условиях. Его процессор умещается в 2,74 куб.см. Данная машина обладает встроенным функционалом для подключения квантового компьютера к облачной системе, но всеже уступает детищу D-Wave.
Китайские разработчики бьются над созданием квантовых дешифровщиков, которые будут способны в считанные секунды подобрать пароль любой сложности и расшифровать любую информацию. Компьютерные системы такой производительности, в наш век данных, по-праву можно считать оружием нового поколения. В России, увы, о разработках в этой области не упоминается.
Итак, что же представляет собой квантовый суперкомпьютер.
Изначально D-Wave представили на фотографиях гигантский металлический шкаф, подобный первым вычислительным машинам, называемым мэйнфреймами. С такими фотографиями можно ознакомиться на официальном сайте компании.
Посмотреть вложение 33265
Но что же скрывалось внутри этого шкафа. Как стало известно позже - внутри устройства располагался сравнительно небольшой вычислительный процессор и огромная охладительная установка. Так для чего же нужно такое мощное охлаждение нашему маленькому процессору? Неужели квантовый компьютер перегревается от работы на сверхпредельных скоростях? В чем заключается секрет работы квантовой запутанности и квантовой суперпозиции? Нас уверяют, что квантовый компьютер работает на основе кубитовой системы, где кубит представляет собой квантовое значение - 0 и 1 одновременно. Такое парадоксальное свойство позволило бы нам производить одновременную обработку всех возможных вариантов событий.
Посмотреть вложение 33266
Сейчас в пору бы уйти с размышлениями в квантовую физику, в математические описания процессов наблюдений и измерений. Можно начать изучать труды Макса Планка и других физиков-теоретиков, пытаясь разобраться в бесконечных немыслимых формулах. Но я предлагаю не поддаваться искушению, а просто попробовать включить логику.
Для того, чтобы разобраться в сути сложных вещей, нужно окунуться в сухую теорию. Вспомните, что изначально представляет собой информация в цифровом виде. Это определенный код, состоящий из набора последовательностей нолей и единиц. Ноль - нет сигнала, единичка - сигнал есть. Обычные компьютеры работают на принципах битовой системы. Бит может иметь только одно значение - 0 или 1. Иначе говоря, биты работают подобно выключателям, через которые электрический ток либо проходит, либо нет. Последовательность бит позволяет нам построить логические элементы И, ИЛИ, НЕ.
Обычные современные цифровые компьютеры работают на базе транзисторов, обеспечивающих функцию переключателей, через которые электрический ток либо проходит, либо нет (стандартная битовая система - 1 и 0). Если рассмотреть микропроцессор Intel Core i7, то мы узнаем, что в его работе задействовано 3,2 млрд таких транзисторов, благодаря чему достигается впечатляющая производительная способность.
Согласно данным из Википедии, программы для квантового компьютера пишутся на высокоуровневом языке программирования Quipper, основанном на языке Haskell. Тот же, в свою очередь, является стандартизированным чистым функциональным языком программирования общего назначения. То есть ничего особенного и сверхнепонятного. Кроме того, входящие и исходящие из квантового суперкомпьютера данные ничем не отличаются от обычной современной вычислительной машины, если не учитывать скорость потока этих данных.
Если отбросить из названия слово "квантовый" и обратить внимание на детали суперкомпьютера, например на его охладительную систему, то, следуя логике, можно сделать следующий вывод - вычислительный процессор очень сильно нагревается. А если вспомнить развитие известных нам технологий в области телекоммуникаций и вычислительной техники, то на ум сразу же приходят компьютерные сети, которые строятся для увеличения скорости передачи сигнала на базе волоконно-оптических проводников. Так что же превышает скорость передачи электрической энергии? Конечно же - это скорость света!
Посмотреть вложение 33267
Итак, мегапроизводительность квантового суперкомпьютера достигается за счет того, что резисторы в нем заменены на лазерные датчики. Вот где кроется секрет - для чего нужно мощное охлаждение. Вычислительный процессор квантового компьютера работает не за счет электрических импульсов, а за счет световых сигналов. Казалось бы, скорость распространения электрического тока по проводникам не намного отстает от скорости света и составляет около 300 000 километров в секунду, но в чем же тогда преимущество лазеров перед транзисторами? На самом деле все очень просто - лазерный сигнал достигает максимальной чистоты за счёт мощной охладительной системы, в то время как резисторы негативно влияют на работу друг друга, создавая электро-магнитный фон при расположении в непосредственном тесном контакте.
Кроме того, благодаря тому, что один направленный луч света не может сбить другой луч, эти лучи не теряются на взаимном пересечении и способны передавать состояние включенности или выключенности бесконечному числу других, лучей, находящихся на их траектории. Транзистор же способен сообщить о своем состоянии лишь соседним, расположенным рядом транзисторам. Благодаря такой технологии, сигнал лазера может распространяться в трехмерном пространстве, в отличие от транзисторной двухмерной плоскости.
Итак, квантовые компьютеры никуда не ушли от привычных нам нолей и единиц, а все слухи и домыслы, скорее всего являются лишь продуктом маркетингового хода, ведь пока вокруг чего-то витает ореол таинственности, на этом можно заработать немалые деньги. Однако сути самих машин это нисколько не умаляет, так как их производительность и правда способна повергнуть в шок любого искушенного любителя современной вычислительной техники.
Конечно же нельзя однозначно заявлять о исключительной верности вышеописанных суждений, однако я всегда в большей степени доверял своей логике, нежели неким призрачным увещеваниям. Читайте, проверяйте информацию, осмысляйте полученные знания и не позволяйте себя дурачить.
"Истина где-то рядом" (c).
