Кто-то изобретает все более компактные портативные компьютеры, стараясь не урезать функционал. А кто-то ищет возможность расширить этот самый функционал с помощью новых квантовых технологий.
Новое поколение компьютеров не за горами?
Как скоро мы увидим квантовые компьютеры частично зависит от того, что мы подразумеваем под термином «квантовый компьютер». «Универсальный» квантовый компьютер сможет выполнять любой алгоритм гораздо быстрее, чем лучший классический компьютер, по крайней мере, это касается решения больших задач. Происходит это из-за того, что информация в классическом компьютере представлена с помощью битов, которые могут существовать в одном из двух состояний: 0 или 1. Квантовые биты или кубиты, с другой стороны, могут представлять 0 и 1 одновременно, благодаря квантово-механическому свойству суперпозиции. Это позволяет обрабатывать 2N состояний одновременно, делая такой компьютер экспоненциально быстрее, чем классическое устройство.
Эксперты сходятся во мнении, что технические проблемы при создании такой машины остаются огромными, но преодолимыми. Уже через 10 лет работы специалистов, мы сможем наблюдать полноценный оптический квантовый компьютер.
Бесспорно, разработчики должны обладать новейшими знаниями в сфере IT технологий, а также разбираться в оптоинформатике и инженерии фотонных кристаллов. Такие знания можно получить, обучаясь в ХНУРЭ на специальности 152 – "Метрология и информационно-измерительная техника" по образовательной программе "Инженерия оптоинформационных и лазерных систем".
По словам студента Юрия Пуляева в лаборатории "Фотоника" они занимаются исследованием технологий квантовой криптографии, а также защитой информации и систем определения образов.
«Одним из основных направлений исследований студентов нашей кафедры является инженерия фотонных кристаллов, которая включает в себя компьютерное моделирование физических свойств сред, анализ физических процессов в них. Фотонные кристаллы сегодня во всем мире признали как наиболее перспективные структуры для создания оптических компьютеров», - говорит профессор кафедры «Физических основ электронной техники» Евгений Одаренко.
Летом 2015 года Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ESTI) предупредил организации, которым необходимо более 10 лет хранить информацию, что переход на «квантово-безопасные» методы шифрования поможет надежнее защитить информацию и конфиденциальность онлайн-транзакций. Институт выявил угрозу, которую представляют будущие квантовые компьютеры. Такие устройства смогут вычислять более сложные алгоритмы и могут быть использованы для взлома шифрованных конфиденциальных данных в Интернете.
Предупреждение ESTI является лишь одним из нескольких признаков того, что долгожданная эра квантовых вычислений, наконец, может наступить. Высокотехнологичные гиганты, такие как Google, Intel и IBM усилили исследования в области квантовых вычислений за последние несколько лет. Тем временем Соединенное Королевство и Европейский союз объявили о крупных программах на сумму 1 млрд. евро для разработки и коммерциализации квантовых технологий.
Квантовые компьютеры для начала будут использованы в трех основных направлениях:
- Исследования в области искусственного интеллекта (ИИ)
Квантовые компьютеры манипулируют большими объемами данных. За один проход они способны смоделировать нейронную сеть экспоненциального размера. В теории это облегчит машинное обучение и создание более «умного» ИИ. Volkswagen ведёт исследования в сфере применения квантовых компьютеров для разработки беспилотного автомобиля и новых типов аккумуляторных батарей, используя квантовые компьютеры Google и D-Wave.
- Криптография
Благодаря огромной скорости разложения на простые множители, квантовый компьютер позволит расшифровывать сообщения, зашифрованные широко применяемым криптографическим алгоритмом RSA. Задачи, которые современный компьютер выполнил бы за время в сотни раз превышающее возраст Вселенной, становятся вполне выполнимыми с квантовым компьютером
- Молекулярное моделирование
Квантовые компьютеры дают новые перспективы в развитии химии и создании лекарств. С их помощью возможным станет точное моделирование молекулярных взаимодействий и химических реакций, квантовых по своей природе.
На наших глазах происходит рождение квантовых компьютеров. Сейчас молодым специалистам дан шанс не только наблюдать за постепенным развитием техники, но и самим приблизить век новых компьютеров.
Анастасия Шарая
