Что такое квантовый компьютер?
Представьте себе компьютер, который одновременно перебирает не один вариант решения, а миллиарды.
Проблема в том, что для их работы приходится использовать законы физики, которые больше похожи на сценарий научной фантастики.
Например, обычная монета может лежать либо орлом, либо решкой вверх. Квантовая частица до измерения может находиться сразу в обоих состояниях. Это называется суперпозицией.
Если две частицы запутаны, измерение одной мгновенно сообщает нам информацию о второй, даже если они находятся на разных концах Вселенной. Эйнштейн называл это «жутким действием на расстоянии».
Если в обычном компьютере единица информации бит (0 или 1), то в квантовом это кубит. Пока кубит никто не трогает, он может быть одновременно и 0, и 1. А если объединить несколько кубитов, число возможных состояний начинает расти взрывным образом.
Уже 50 кубитов могут одновременно представлять больше состояний, чем многие современные суперкомпьютеры способны перебрать по отдельности.
Но есть подвох. Кубиты невероятно капризны. Любой шум, тепло или случайное взаимодействие с окружающим миром разрушает их квантовое состояние. Поэтому современные квантовые компьютеры работают внутри огромных золотистых холодильников, охлаждённых почти до температуры открытого космоса, примерно до минус 273 градусов.
Внутри находятся не атомы, а специальные сверхпроводящие схемы с так называемыми переходами Джозефсона. По сути, инженеры создали искусственные атомы, которыми можно управлять с помощью микроволн.
Выглядит всё это не как компьютер будущего, а как помесь люстры, самогонного аппарата и оборудования из лаборатории безумного учёного (см. картинку).
Несмотря на весь ажиотаж, современные квантовые компьютеры пока очень далеки от того, чтобы заменить обычные ноутбуки. Они огромны, дороги, требуют экстремального охлаждения и хорошо решают лишь узкий круг задач.
Когда инженеры смогут преодолеть эти ограничения, последствия будут колоссальными: от разработки новых лекарств и материалов до взлома современных криптографических систем.
