В Москве заработало «сердце» первого квантового компьютера

В будущем квантовый компьютер, разработка которого началась в России недавно, сможет за несколько секунд расшифровать геном любого человека, либо предсказать на несколько месяцев вперед погоду, с точностью до 100 процентов. Специалисты из нашей страны смогут попасть в число лидеров всего мира в данном направлении. С самого начала слово «квант» вызывает легкую оторопь у простых людей, впрочем, так же, как и у создателей компьютеров сам факт существования персонального компьютера в 50-ые года 20 века.
Место создания первого квантового компьютера
Какие же преимущества, по сравнению с обычным, у квантового компьютера? И где же на территории нашей страны будут развиваться технологии будущего?
«Сердце» самого первого квантового российского компьютера было испытано и создано в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС». Работу ведет сплоченный коллектив перспективных и молодых ученых над огромной установкой, которая очень слабо напоминает компьютер. Кстати, как пояснил сам лаборант, Евгений Глушков, пока существует только прототип компьютера, а также его «сердце», которое называется кубит.
Под квантом понимается неразделимая порция энергии (фотон или электрон), которую невозможнопредставить тысячными или сотыми долями. Фотоны или электроны, а также, все квантовые объекты, способны находиться одновременно в нескольких местах.
Отличия обычного компьютера и квантового
Под «сердцем» стандартного компьютера понимается транзистор, который представляет собой электронный прибор, преобразующий электронные колебания. Они могут передаваться в виде разрядов, то есть битов и быть различными по напряжению. В стандартном для нас компьютере, биты принимают значение 0 или 1. Все операции по непосредственному вычислению производятся логически и последовательно.
Квантовый компьютер является полной противоположностью стандартного. При вычислениях не будет последовательности, а его q-бит (квантовый бит) будет принимать все значения от 0 до 1. Именно поэтому вычисления будут идти в миллионах различных вариаций параллельно друг другу. Таким образом, вычислительные возможности увеличиваются кардинально.
В основе, то есть в «сердце» этого компьютера нового поколения, установлен не стандартный транзистор, а кубит. Он похож на обычный транзистор, но и имеет большое количество бесконечных вариантов хранения и представления квантовой информации. На первый взгляд кубит выглядит как обычное плоское кольцо из алюминия. При этом, в обычном состоянии, то есть при комнатной температуре, он не будет функционировать, так как его нужно переводить в сверхпроводящее состояние, которое позволяет двигаться току по кванту, как против часовой, так и по часовой стрелке.
Чтобы добиться этого перехода, кольцо алюминия охлаждают при помощи жидкого геля до температуры, равной нулю. Затем кубит помещают в слабое магнитное поле, настроенное сверхточно. Для превращения его в средство решения большого числа математических задач, нужно постоянно поддерживать квантовое состояние, в котором кубит будет вести счет в сверхбыстром режиме. Сложность заключается в том, что кубиты только несколько микросекунд находятся в квантовом состоянии, а потом переходят в обычное. Хотя и за это время они успевают просчитают несколько сотен операций. Также, для поддержания квантового состояния требуются громоздкие установки и специальное оборудование.
Нашим, российским ученым, удалось создать квант-долгожитель, время жизни которого составляет 1 микросекунду. Это самый лучший результат во всем мире.