Lawrence Krauss: Quantum Computing Explained / Лоуренс Краусс - Объяснение принципа работы квантового компьютера: Кванты

Позвольте мне вкратце объяснить разницу между квантовым компьютером и обычным компьтером.

Tahru 21.10.13 в 22:06

Обычный компьютер оперирует единицами и нулями, записанными в двоичной

glenngould 21.10.13 в 22:07

и оперируя ими, он производит расчеты. Вы можете хранить их

Tahru 21.10.13 в 22:11

в очень простом виде.

Tahru 21.10.13 в 22:12

Допустим, что у нас есть вращающаяся элементарная частица. Если она вращается,

Tahru 21.10.13 в 22:13

а по условию она вращается, то закручивается она вверх или вниз,

Tahru 21.10.13 в 22:18

в зависимости от направления вращения. Поэтому я могу хранить информацию с помощью

Tahru 21.10.13 в 22:19

множества частиц, закручивающихся вверх или вниз. Правильно?

Tahru 21.10.13 в 22:25

Единицы и нули.

Tahru 21.10.13 в 22:25

Но в квантовом мире частицы, подобные электронам, вращаются

Tahru 21.10.13 в 22:27

во всех возможных направлениях одновременно - это один из парадоксальных принципов квантовой механики.

Tahru 21.10.13 в 22:28

Мы можем провести измерения электрона и определить направление его вращения.

Tahru 21.10.13 в 22:33

Но до его измерения он вращался в эту, в эту, в эту

Tahru 21.10.13 в 22:37

и в эту стороны одновременно. Звучит дико, но это правда.

Tahru 21.10.13 в 22:37

Это означает, что электрон вращается во всех направлениях одновременно,

Tahru 21.10.13 в 22:40

и если его не измерять, то он может выполнять множество вычислений в одно и то же время.

Tahru 21.10.13 в 22:41

И так как квантовый компьютер основан на оперировании состоянием частиц, похожих на электрон,

Tahru 21.10.13 в 22:44

то очень большое множество разнообразных вычислений производятся одновременно,

Tahru 21.10.13 в 22:49

а измерения делаются только по окончании процесса.

Tahru 21.10.13 в 22:50

Так что мы используем этот квантово-механический принцип о частицах, делающих много всего одновременно,

Tahru 21.10.13 в 23:00

для проведения множества одновременных вычислений. Вот что сделало бы квантовый компьютер

Tahru 21.10.13 в 23:00

таким мощным.

Tahru 21.10.13 в 23:05

Одна из причин, по которой так сложно сконструировать квантовый компьютер и

Tahru 21.10.13 в 23:07

почему я скептически к этому отношусь - это причина, по которой квантовый мир кажется нам таким странным -

Tahru 21.10.13 в 23:08

наше поведение не описывается квантовой механикой. Я не -- вы-то можете -- не я, но

Tahru 21.10.13 в 23:11

вы можете биться головой о стену до скончания времен,

Tahru 21.10.13 в 23:14

и ваша голова будет все время болеть. Но если вы электрон, есть

Tahru 21.10.13 в 23:16

вероятность, что если я направлю его в стену, он исчезнет и снова появится

Tahru 21.10.13 в 23:16

с другой стороны, из-за так называемого туннельного эффекта.

Tahru 21.10.13 в 23:17

Такое причудливое квантовое поведение существует на маленьких масштабах. Нам оно не свойственно,

Tahru 21.10.13 в 23:23

потому что мы относимся к крупномасштабным классическим объектам, а законы квантовой механики

Tahru 21.10.13 в 23:24

уверяют нас, в каком-то смысле, что если взять множество взаимодействующих частиц,

Tahru 21.10.13 в 23:26

то все эти странные квантовые взаимосвязи, вызывающие непонятные эффекты, улетучатся.

Tahru 21.10.13 в 23:31

Поэтому для сохранения квантово-механического состояния, когда вы можете точно задействовать и использовать

Tahru 21.10.13 в 23:36

эти странные квантовые свойства, вам придется изолировать систему

Tahru 21.10.13 в 23:39

от всего окружения, потому что при взаимодействии с окружением

Tahru 21.10.13 в 23:41

квантово-механическая странность в каком-то смысле исчезает.

Tahru 21.10.13 в 23:41

Вот в чем проблема квантового компьютера. Вы хотите создать макроскопический объект,

Tahru 21.10.13 в 23:46

и вы хотите, чтобы он вел себя по законам квантовой механики, что требует тщательной изоляции

Tahru 21.10.13 в 23:47

внутри его самого от всех взаимодействий с внешним миром. Это и есть сложная часть:

Tahru 21.10.13 в 23:48

достаточно хорошо изолировать вещи для поддержания когерентности. В этом проблема,

Tahru 21.10.13 в 23:50

большие трудности.

Tahru 21.10.13 в 23:50

Но потенциал невероятно велик. Как только вам удастся создать средства на масштабах,

Tahru 21.10.13 в 23:54

где квантово-механические свойства важны, перед вами откроется целый новый мир.

Tahru 21.10.13 в 23:55

Вы можете сказать: если мы создадим квантовый компьютер,

Tahru 21.10.13 в 23:56

а я такого не утверждаю - я скептически отношусь к такой возможности в ближайшее время,

Tahru 21.10.13 в 23:58

но если бы нам это удалось, то мы бы смогли выполнять вычисления, требующие большего времени, чем возраст Вселенной,

Tahru 22.10.13 в 00:00

в определенный срок. Мы бы смогли делать странные и удивительные вещи.

Tahru 22.10.13 в 00:00

И конечно же, если вы спросите меня, каким будет следующий прорыв, я скажу то, что говорю всегда:

Tahru 22.10.13 в 00:01

если бы я знал, я бы занимался этим прямо сейчас.

Tahru 22.10.13 в 00:01