En kvantdator är en beräkningsenhet som använder kvantmekanikens fenomen för att överföra och bearbeta data. Idén om kvantberäkning föreslogs oberoende av Yuri Manin och Richard Feynman i början av 80-talet av förra seklet. Sedan dess har en enorm mängd arbete gjorts för att skapa en kvantdator. Men en fullfjädrad universell kvantdator är fortfarande en hypotetisk enhet, vars utveckling är förknippad med den allvarliga utvecklingen av kvantteorin. Hittills har några experimentella system skapats med en algoritm med låg komplexitet. Hur fungerar en kvantdator - mer om det i dagens nummer!
Den viktigaste skillnaden mellan en kvantdator och en klassisk är presentationen av information. Konventionella datorer baserade på transistorer och kiselchips använder en binär kod för att bearbeta information. Lite, som ni vet, har två grundlägen - noll och ett, och kan bara vara i ett av dem. När det gäller en kvantdator baseras dess arbete på principen om superposition, och istället för bitar används kvantbitar, kallad qubits. En kvbit har också två grundlägen: noll och en. Men tack vare superpositionen kan en kvbit ta på sig de värden som erhålls genom att kombinera dem och vara i alla dessa tillstånd på samma gång. Detta är kvantberäkningens parallellitet, det vill säga det finns inget behov av att iterera över alla möjliga varianter av systemets tillstånd. Förutom,för att beskriva det exakta tillståndet för ett system, behöver en kvantdator inte enorm datorkraft och volymer RAM, eftersom bara 100 kbits räcker för att beräkna ett system med 100 partiklar, och inte en biljon biljoner bitar.
Det är också värt att notera att en förändring i tillståndet för en viss kvbit i en kvantdator leder till en förändring i tillståndet för andra partiklar, vilket är en annan skillnad från en konventionell dator. Och denna förändring kan hanteras. Processen för en kvantdator föreslogs av den brittiska teoretiska fysikern David Deutsch 1995, då han skapade en kedja som kan utföra några beräkningar på kvantnivå. Enligt hans schema tas först en uppsättning qubits och deras initiala parametrar registreras. Sedan utförs de nödvändiga transformationerna med logiska operationer och det resulterande värdet skrivs, vilket är resultatet av datorn. Qubits fungerar som ledningar och logiska block utför transformationer.
Enligt forskare kommer kvantdatorer att vara miljoner gånger mer kraftfulla än nuvarande. En mängd olika algoritmer för drift av en kvantdator har redan beskrivits och till och med speciella programmeringsspråk utvecklas. Forskare vid Cisco Systems förutspår att en fullt fungerande kvantdator kommer att dyka upp i mitten av nästa årtionde. Japan är ledande inom detta område: mer än 70% av all forskning bedrivs i detta land.