оперативной памяти), — достаточно будет всего лишь нескольких сотен. Скажем, довольно трёхсот ячеек, чтобы информационный ресурс компьютера примерно на 10 порядков превысил число частиц во Вселенной (2300 = 1090). И весь этот гигантский массив информации будет согласованно изменяться (вследствие квантового параллелизма) за один рабочий такт.
Каждая ячейка памяти обычного ПК может находиться в двух основных состояниях: 0 и 1 (один бит), общее число состояний для N ячеек равно 2N (булевы состояния). Классический компьютер в каждый момент времени может реализовать лишь одну последовательность состояний из 0 и 1 для своих битов регистра памяти.
Так, классический компьютер с регистром из 300 бит может последовательно перебрать те же 2300 состояний, но в каждый момент времени он может находиться лишь в одном из них. Поэтому время, затраченное на такой перебор (учитывая быстродействие современных ПК), превышает возраст Вселенной.
Для квантовых компьютеров, каждое состояние квантовой системы из N двухуровневых квантовых элементов [они получили наименование кубитов (quantum bits)], в отличие от классической, может находиться в некоторой когерентной суперпозиции из 2N булевых состояний, т.е. характеризуется вектором состояния в 2N-мерном гильбертовом пространстве.
Когда же в квантовом компьютере изменяется один кубит, то вместе с ним согласованно меняются все остальные, и вся суперпозиция мгновенно перестраивается.
Проще говоря, если в обычном компьютере мы совершаем логические операции над булевыми состояниями 2N раз, то в квантовом компьютере число квантовых логических операций, действующих в 2N-мерном гильбертовом пространстве, равно N.
За счет этого обеспечивается гигантское быстродействие и, по оценкам специалистов, получается, что вычислительные ресурсы квантового компьютера будут экспоненциально велики по сравнению с классическим.
Когда банкиры осознали, что квантовый компьютер способен за реальное время «взломать» шифры в банковской сфере, где широко применяется криптосистема, основанная на невозможности разложения достаточно большого числа на простые множители за приемлемое для обычных компьютеров время, они направили огромные средства на научные исследования в области квантовых вычислений.
В эту же сферу устремились и многие научные коллективы, срочно переориентировав свою тематику. Квантовым вычислениям стало посвящаться наибольшее количество научных публикаций по сравнению с другими разделами физики. В отдельные годы число напечатанных в
|