Квантовые вычисления: открытие будущего

3219

Квантовые вычисления: открытие будущего

Квантовые вычисления

Квантовые вычисления стали одним из самых многообещающих открытий последнего столетия, и способны полностью изменить подход к обработке данных. Их главное преимущество — невероятно высокая скорость решения сложных задач, по сравнению с обычными компьютерами, которая достигается за счет использования квантовой механики.

В теории квантовые вычисления способны произвести революцию во многих областях бизнеса — от здравоохранения до финансового сектора. Поэтому в этой статье предлагаем поговорить подробнее, что они собой представляют и объясним принцип их работы

Что такое квантовые вычисления

Начнем с определения. Квантовые вычисления — это тип вычислений, который действует не по стандартным математическим алгоритмам, а использует преимущества квантовых механических явлений, таких как суперпозиция, запутанность и интерференция.

Говоря простыми словами, квантовые вычисления работают не с битами в бинарной системе единиц и нулей, как это происходит в классических компьютерах, а используют кубиты — наименьшие квантовые частицы. Особенность в том, что кубиты способны пребывать одновременно в нескольких состояниях, за счет чего скорость обработки данных возрастает в разы.

Как выполняются квантовые вычисления

Вы уже наверняка поняли, что принцип работы квантовых вычислений в корне отличается от того, к чему мы привыкли. Поэтому, чтобы лучше разобраться как именно они осуществляются, введем два новых термина:

Суперпозиция. Говорит о том, что по аналогии с волнами в традиционной физике, два и более квантовых состояния могут складываться в единое, и результатом такого сложения станет действительно квантовое состояние. Суперпозиция работает и в обратное сторону — то есть, любое квантовое состояние можно описать как сумму других квантовых состояний. Таким образом суперпозиция придает квантовым компьютерам известный параллелизм, и позволяет им одновременно обрабатывать миллионы различных операций.
Запутанность. Квантовая запутанность позволяет компьютерам намного быстрее решать сложные задачи. Ее смысл в том, что некоторые системы могут быть связаны настолько тесно, что знание одной из них дает четкое понимание другой, вне зависимости от того, на каком удалении друг от друга они находятся. К примеру, с помощью запутанности можно определить, что если конкретный кубит вращается вверх, то соответственно другой гарантированно будет вращаться вниз. Попросту говоря, квантовая запутанность — это способность кубитов сопоставлять свое состояние с состояниями других кубитов.

По сути, квантовые вычисления опираются на принципы квантовой механики, в которых описано поведение частиц на субатомном уровне. В результате это позволяет выйти совершенно на новый уровень качества и скорости вычислений.

Области применения квантовых вычислений

Потенциально, квантовые вычисления могут использоваться практически во всех сферах бизнеса, но особенно привлекательным их применение выглядит в секторах финансов, здравоохранения и логистики.

Например, если говорить про разработку новых медицинских препаратов, то квантовые вычисления можно задействовать для моделирования сложных химических реакций. Это позволит исследователям разрабатывать лекарства гораздо быстрее и дешевле, что в результате выведет медицину на совершенно другой уровень.

В финансовой отрасли их можно использовать, например, для более эффективного управления рисками и борьбы с мошенничеством, а в логистической — для построения оптимизированных цепочки поставок и снижения транспортных расходов.

При этом нужно понимать, что все вышеперечисленное это — лишь малая часть возможных вариантов применения квантовых вычислений.

Проблемы и ограничения

Вместе со всеми преимуществами, которые способны предоставить квантовые вычисления, они обладают некоторыми серьезными ограничениями, без решения которых довольно сложно представить распространение технологии на рынке. Вот основные из них:

Чувствительность к шумам и помехам. Если на работе обычных компьютеров шумы никак не сказываются, то квантовые к ним очень чувствительны. Неблагоприятная среда может привести к серьезным ошибкам в вычислениях.
Влияние температур. Для работы квантового компьютера нужны предельно низкие температуры. Это одна из причин, почему их создание и эксплуатация являются очень дорогими.
Решение задач. По прежнему остается множество задач и областей, в которых скорость квантовых вычислений не на много выше по сравнению с классическими компьютерами.

Заключение

Квантовые вычисления обладают большими перспективами и в ближайшем будущем способны сильно изменить бизнес и в целом тот мир, в котором мы живем. Но в данный момент технология все еще находится на стадии открытия и достаточно «сырая» для выхода в широкие массы. Поэтому компаниям и исследователям, которые работают в этом направлении, предстоит проделать еще немало работы.

Отзывы