Програмуючи Всесвіт. Космос – квантовий комп’ютер. Сет Ллойд

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ ви спроектуєте закон Мура на майбутнє, ви виявите, що розмір проводів і логічних схем, з яких сконструйовані комп’ютери, досягне атомарних масштабів десь через сорок років; отже, згідно з законом Мура, ми повинні конструювати комп’ютери квантового масштабу. Квантові комп’ютери становлять найвищий рівень мініатюризації.

      Квантові комп’ютери, що їх я та мої колеги вже створили, досягли цієї мети: кожен атом передає біт. Але квантові комп’ютери, які ми можемо створювати сьогодні, малі не тільки за розміром, але й за потужністю. Найбільший комп’ютер загального призначення, доступний на момент написання цієї книжки, має від семи до десяти квантових бітів і може виконувати тисячі квантових логічних операцій за секунду (для порівняння: традиційний настільний персональний комп’ютер може передавати трильйони бітів та виконувати мільярди класичних логічних операцій за секунду). Ми вже вміємо проектувати комп’ютери зі складниками атомарних масштабів; ми просто ще не вміємо створювати великі комп’ютери з такими складниками. Оскільки перші квантові комп’ютери розроблено десять років тому, так чи інакше кількість бітів, які вони обробляють, збільшується вдвічі майже кожні два роки. Навіть якщо експоненційний рівень прогресу можна підтримувати, все одно мине сорок років, доки квантові комп’ютери зможуть зрівнятися за кількістю оброблюваних бітів із сьогоднішніми класичними комп’ютерами. Квантові комп’ютери ще далекі від стаціонарних.

      Третя причина створювати квантові комп’ютери – це те, що вони дозволяють нам розуміти, яким чином Всесвіт передає та обробляє інформацію. Один із найкращих способів зрозуміти закон природи – це створити та використовувати машину, що наочно демонструє цей закон. Часто ми спочатку створюємо машину, а тоді приходить черга закону. Колесо та дзиґа існували впродовж тисячоліть до того, як було встановлено закон збереження моменту імпульсу. Кинутий камінь передував законові Ґалілея про рух; призма і телескоп існували до «Оптики» Ньютона; парова машина передувала регуляторові потужності Джеймса Ватта та другому законові термодинаміки Саді Карно. Коли вже квантову механіку настільки важко осягнути розумом, то чи не варто було б сконструювати машину, що втілює закони квантової механіки? Спостерігаючи, як ця машина діє, людина може отримати практичне розуміння квантової механіки, подібно до того як дитина, котра грається з дзиґою, сприймає принципи моменту імпульсу, втілені іграшкою. Без практичного досвіду спостереження за фактичною поведінкою атомів наше розуміння залишається поверхневим. «Іграшкові» квантові комп’ютери, які ми конструюємо сьогодні, – це машини, що дозволяють нам дізнатися все більше про те, яким чином фізичні системи передають та обробляють інформацію на квантово-механічному рівні.

      Остання причина створювати квантові комп’ютери полягає в тому, що це цікаво. На наступних сторінках ви зустрінетеся з деякими найпередовішими вченими та інженерами зі світовим СКАЧАТЬ