Такі машини просто необхідні зараз у будь-якій сфері: медицині, авіації, дослідженнях космосу. В даний час розробкою ЕОМ на основі квантової фізики та обчислювальних технологій. Основи роботи такого обчислювального апарату поки що не доступні звичайним користувачам і приймаються як щось незбагненне. Адже далеко не всі знайомі з фотонними властивостями елементарних частинок та атомів. Щоб хоч трохи зрозуміти, як працює цей комп'ютер, потрібно знати і розуміти елементарні принципи квантової механіки. Більшою мірою цю когерентну ЕОМ розробляють для NASA.
Звичайна машина виконує операції, використовуючи класичні біти, які можуть набувати значення 0 або 1. З іншого боку фотонний обчислювальний апарат використовує когерентні біти або кубити. Вони можуть набувати значення 1 і 0 одночасно. Саме це віддає такій обчислювальній техніці їхню переважну обчислювальну міць. Існує кілька типів обчислювальних об'єктів, які можна використовувати як кубитов.
- Ядро атома.
- Електрон.
У всіх електронів є магнітне поле, як правило, вони схожі на маленькі магніти і ця їхня властивість називається спином (spin). Якщо їх помістити в магнітне поле, вони підлаштовуються під нього так само, як це робить компасна стрілка. Це положення найнижчої енергії, тому ми можемо назвати його нулем або нижнім спином. Але можна перенаправити електрон у стан «один» або верхній спин. Але для цього потрібна енергія. Якщо дістати скло з компаса, можна буде перенаправити стрілку в іншому напрямку, але для цього потрібно докласти сили.
Є дві приналежності: нижній та верхній спин, які відповідають класичним 1 та 0 відповідно. Але річ у тому, що фотонні об'єкти можуть перебувати у двох положеннях одночасно. Коли вимірюється спин, він буде або верхнім або нижнім. Але до виміру електрон буде існувати в так званій квантовій суперпозиції, в якій ці коефіцієнти вказують відносну ймовірність знаходження електрона в тому чи іншому стані.
Досить складно уявити, як це дає когерентним апаратам їхню неймовірну обчислювальну міць, не розглядаючи взаємодію двох кубитів. Тепер існує чотири можливі стани цих електронів. У типовому прикладі двох бітів потрібно лише два біти інформації. Так що два qubit містить у собі чотири види інформації. Отже, треба знати чотири числа, щоб знати становище системи. А якщо взяти три спини, то вийде вісім різних положень, а в типовому варіанті потрібні будуть три біти. Виходить, що кількість інформації, що міститься в N qubits, дорівнює 2N типових біт. Показова функція говорить, що якщо, наприклад, буде 300 кубітів, то доведеться створити божевільно-складні суперпозиції, де всі 300 qubit будуть пов'язані між собою. Тоді виходить 2300 класичних біт, а це дорівнює кількості частинок у всьому всесвіті. Звідси випливає, що потрібно створити логічну послідовність, яка дасть змогу отримати такий результат обчислень, який можна буде виміряти. Тобто складається тільки із стандартного приладдя. Виходить, що когерентна машина – це не заміна звичайним. Вони скоріш тільки в обчисленнях, де є можливість використовувати всі доступні суперпозиції. А якщо Ви хочете просто переглянути якісне відео, поспілкуватися в інтернеті або написати статтю для роботи, фотонна ЕОМ не дасть Вам жодних пріоритетів.
У цьому відео описано процес роботи квантового комп'ютера.
Якщо говорити простими словами, то когерентна система розрахована не так на швидкість обчислення, але в необхідне кількість задля досягнення результатів, що відбуватиметься за мінімальну одиницю часу.
Робота класичної ЕОМ заснована на обробці інформації за допомогою кремнієвих чіпів та транзисторів. Вони використовують бінарний код, який у свою чергу складається з одиниць та нулів. Когерентна машина працює на підставі суперпозиції. Замість бітів застосовуються qubit. Це дозволяє як швидко, а й максимально точно вести розрахунки.
Якою ж буде найпотужніша фотонна обчислювальна система? Наприклад, якщо фотонна обчислювальна машина має тридцяти кубитну систему, його потужність складе 10 трильйонів обчислювальних операцій на секунду. В даний час найпотужніший двох бітний комп'ютер вважає один мільярд операцій на секунду.
Велика група вчених із різних країн розробила план, згідно з яким розміри фотонного апарату будуть близькими до габаритів футбольного поля. Він і буде найпотужнішим у світі. Це буде якась конструкція з модулів, яка розміщується у вакуумі. Внутрішність кожного модуля – це іонізовані електричні поля. Саме з їх допомогою утворюватимуться деякі частини схеми, які виконуватимуть прості логічні дії. Зразок такої фотонної обчислювальної техніки розробляється в Університеті Сассекса в Англії. Орієнтовна вартість на даний момент перевищує 130 мільйонів доларів.
Десять років тому компанія D-Wave представила перший у світі когерентний комп'ютер, що складається із 16 кубітів. Кожен qubit у свою чергу складається із кристала ніобію, який поміщений у котушку індуктивності. Електричний струм, що подається на котушку, утворює магнітне поле. Далі воно змінює приналежність, де знаходиться qubit. За допомогою такої машини можна легко з'ясувати, як синтетичні лікарські засоби взаємодіють з білками крові.
Або з'явиться можливість визначити таке захворювання як рак на ранньому етапі.
У цьому відео подано міркування на тему "Для чого потрібен квантовий комп'ютер світу". Не забувайте залишати свої зауваження, питання та просто
