Фотонный компьютер

За долгие годы исследований ученым удалось изобрести электронно-вычислительную машину, названную в итоге квантовым компьютером, которая по своей мощи во множество раз превосходит стандартные ЭВМ обычного образца. Над всем этим работали четыре независимые группы исследователей, приехавших с Болеарских островов. Сейчас описания можно найти в некоторых журналах, например, Science, а также в архиве университета Корнелл.

Фотонный компьютер содержит в себе микрочип, на котором расположены стеклянные волноводы, пересекающиеся между собой. На ввод оборудования подаются одиночные фотоны, а затем детектируются при выходе. В зависимости от перекрещивания фотонов и их взаимодействия друг с другом зависит в итоге, в какие выходы они попадут. Этот процесс можно смоделировать с помощью простого компьютера, но только когда фотоны в маленьком количестве. Когда оно увеличивается, то в разы возрастает сложность данной задачи. Когда число фотонов достигает 25, становится проще измерить данный результат на 400 каналах, чем пытаться его вычислить.

Ученые акцентируют внимание на том, что полученное изобретение представляет собой по сути квантовый компьютер, где при помощи фотонов, которые взаимодействуют между собой, происходят вычислительные операции.

Компьютер решает поставленною перед ним задачу при моделировании взаимодействия фотонов, как вычисление перманента матрицы. Такая же задача «физически» решается в фотонном компьютере. Стоит отметить, что перманентом матрицы является функция, взятая от ееэлементов, которая используется в комбинаторике и дискретной математике. Формула определителя матрицы выглядит также, как для перманента, где все минусы заменяются на плюсы. Вычисление перманента по сравнению с определителем является сложнейшей задачей с точки зрения вычислений.

Но и у такого прорывав науке, как создание фотонного компьютера, сейчас есть некоторые недостатки. Компьютер пока имеет достаточно узкую специализацию, а именно решает только одну задачу. Основная задача, с которой на сегодняшний день устройство прекрасно справляется – это вычисление перманента. Разработчики говорят, что главное, на чем сейчас стоит удерживать внимание — это изучение потенциальных возможностей данного устройства.

При проектировании более привычных устройств квантового типа обычно используютионизированные атомы, которые собираются в сложно запутанные системы. При помощи спинов, которые периодически изменяются, ученые проводят в них вычислительные операции. Очень большим и серьезным отличием квантовых изобретений от обычных классических компьютеров, несомненно, является их способность одновременно пребывать в разных состояниях, поэтому все вычисления на них так же осуществляются в один и тот же промежуток времени, а не последовательным путем, то есть идут параллельно, имея скорость 1 Гб/сек. Компьютер был протестирован двумя тестовыми заданиями, где он должен был распознать речь человека и предугадать неопределенность временных рядов, то есть их хаотичность. Результаты прохождения тестовых заданий фотонный компьютер выдал, имея минимальную погрешность и затратив при этом энергии в 200 раз меньше, чем привычный нам ЭВМ, работая на высокой скорости.

  Полученный результат на фотонном компьютере в итоге носит вероятностный, неточный характер. Говорить о востребованности, широком и массовом применении сейчас не стоит. Вероятнее всего, что такое устройство будет использоваться для анализа массовых данных статистики, например, таких, как финансовый рынок.