Квантовите компютри не трябва да проверяват имейлите ви, да актуализират състоянието или да извършват нормални софтуерни/хардуерни задачи. Вместо това те се основават на нещо по-сложно – квантовата механика.
Квантовият компютър работи с частици, много по-малки от размера на атомите. В такива по-малки мащаби правилата на физиката нямат никакъв смисъл. Тук започват да се случват вълнуващи неща. Частиците могат да се движат напред-назад или дори да съществуват едновременно. Тези видове компютри могат да увеличат изчислителната мощност отвъд това, което е постижимо от днешните конвенционални компютри.
Нека да разгледаме по-подробно това, което знаем за квантовите изчисления в момента. Събрахме някои от интересните факти за квантовите компютри, които ще насочат ума ви.
1. Модел за съхранение на информация
Компютрите, които използваме днес, съхраняват данни в двоичен формат – поредица от 0 и 1′. Всеки компонент на паметта се нарича бит и може да се манипулира чрез стъпки на булева логика.
От друга страна, квантовият компютър би съхранявал данни или като ‘0’, ‘1’, или като квантова суперпозиция на двете състояния. Такъв квантов бит (известен също като кубити) има много по-голяма гъвкавост в сравнение с двоична система.
Кубитите могат да бъдат реализирани чрез използване на частици с две състояния на въртене – „нагоре 
2. Невероятна скорост
Тъй като данните в квантовите компютри могат да съществуват в повече от състояние на 0 и 1, те могат да извършват изчисления паралелно. Нека разгледаме един прост пример; ако кубитът е в суперпозиция от състояние 0 и състояние 1 и е извършил изчисление с друг кубит в подобна суперпозиция, ще остави четири резултата – 0/1, 0/0, 1/0 и 1/1.
Квантовият компютър ще покаже горния резултат, когато е в състояние на декохерентност, което продължава (докато е в суперпозиция от състояния), докато се срине до едно състояние. Способността да се изпълняват множество задачи едновременно е известна като квантов паралелизъм.
3. Сигурността е предефинирана
Скоростта на квантовите компютри също е сериозен проблем в областта на криптирането и криптографията. Днешните световни системи за финансова сигурност се основават на факторинг на големи числа (RSA или DSA алгоритми), които буквално не могат да бъдат разбити от конвенционалните компютри в рамките на живота на Земята. Въпреки това, един квантов компютър може да вземе предвид числата за разумен период от време.
От друга страна, квантовите компютри ще могат да предоставят нечупливи функции за сигурност. Те могат да заключват важни данни (като онлайн транзакции, имейл акаунти) с много по-добро криптиране.
За квантовите компютри са разработени много алгоритми – най-известните са алгоритъмът на Гроувър (за търсене в неструктурирана база данни) и алгоритъмът на Шор (за разлагане на големи числа).
4. Енергийна ефективност
Консумацията на енергия е критичният фактор за всяко устройство, работещо на електричество. Огромен набор от процесори се нуждаят от огромно количество захранване, за да поддържат своята производителност. Най-бързият суперкомпютър в света (Summit), например, консумира 13 MW мощност.
5. Алтернативните реалности
Според квантовата физика имаме работа с нещо, наречено Мултивселна, където проблемът може да има много или безкрайно вероятни решения. Например, може да четете тази статия на вашия лаптоп. В друга вселена може да четете това през мобилен телефон, докато пътувате.
Квантовият компютър може да изпълнява “n” задачи в “n” паралелни вселени и да достигне до резултата. Ако традиционният компютър прави ‘n’ изчисления за ‘n’ секунди, квантовият компютър може да извърши ‘n 2′ изчисления за същото време.
Може би си спомняте, че Deep Blue на IBM беше първият компютър, който победи световния шампион по шах Гари Каспаров през 1997 г. Компютърът направи това, като проучи 200 милиона възможни хода в секунда. Далеч от способностите на човешкия мозък! Но ако беше квантова машина, тя щеше да изчисли 1 трилион хода в секунда, 4 трилиона хода за 2 секунди и 9 трилиона хода за 3 секунди.
6. Защо е трудно да се изградят квантови компютри
Проблемът с квантовите компютри е стабилността. Оказва се, че смущенията (всякакъв вид вибрации нарушават вибрациите на атомите) създават безсмислени резултати. Електроните в квантовата механика се държат като вълни и се описват с вълнова функция. Тези вълни могат да се намесват, причинявайки странно поведение на квантовите частици и това се нарича декохерентност.
7. Последно постижение в квантовите изчисления
Учени от Университета на Нов Южен Уелс разработиха първата квантова логическа порта, използваща силиций през 2015 г. През същата година НАСА разкри първия оперативен квантов компютър, произведен от D-Wave, на стойност 15 милиона долара.
През 2016 г. изследователи от университета в Мериленд създадоха успешно първия препрограмируем квантов компютър. Два месеца по-късно Базелският университет посочи вариант на квантовата машина, базирана на електронни дупки, която използва електронни дупки (вместо да манипулира завъртанията на електрони) в полупроводник при ниски температури, които са доста по-малко уязвими към декохерентност.
През 2019 г. Google AI, в партньорство с НАСА, публикува документ, в който се твърди, че са постигнали квантово надмощие – пробив в историята на квантовите изчисления.
Елена Караулянова е вдъхновен автор с дълбок интерес към козметологията и здравето. Тя следи с ентусиазъм най-новите тенденции в света на красотата и споделя полезни съвети и прозрения със своите читатели. В свободното си време обича да спортува, да прекарва време със семейството си и да се наслаждава на разходките сред природата. Елена също така е страстен пътешественик, който открива нови култури и вдъхновения. За нея писането е не само професия, но и удоволствие, което и носи дълбоко удовлетворение.