L'humanité, comme il y a 60 ans, est à nouveau sur le point de réaliser une percée grandiose dans le domaine de la technologies informatiques. Très bientôt, les ordinateurs quantiques remplaceront les machines informatiques actuelles.

Où en sont les progrès ?

En 1965, Gordon Moore a déclaré qu'en un an, le nombre de transistors pouvant être montés sur une puce en silicium double. Ce rythme de progrès dernièrement a ralenti et le doublement se produit moins fréquemment - une fois tous les deux ans. Même à ce rythme, les transistors pourront atteindre la taille d’un atome dans un avenir proche. Vient ensuite une ligne qui ne peut être franchie. Du point de vue de la structure physique du transistor, celui-ci ne peut en aucun cas être inférieur aux quantités atomiques. Augmenter la taille des puces ne résout pas le problème. Le fonctionnement des transistors est associé à la libération d'énergie thermique et les processeurs ont besoin d'un système de refroidissement de haute qualité. L'architecture multicœur ne résout pas non plus le problème d'une croissance future. Atteindre le sommet du développement technologique processeurs modernes cela arrivera bientôt.
Les développeurs ont compris ce problème à une époque où les utilisateurs commençaient tout juste à posséder des ordinateurs personnels. En 1980, l'un des fondateurs de la science de l'information quantique, le professeur soviétique Yuri Manin, a formulé l'idée de l'informatique quantique. Un an plus tard, Richard Feyman proposait le premier modèle informatique avec processeur quantique. Fondements théoriques Paul Benioff a formulé à quoi devraient ressembler les ordinateurs quantiques.

Comment fonctionne un ordinateur quantique

Pour comprendre comment ça marche nouveau processeur, vous devez avoir au moins une connaissance superficielle des principes de la mécanique quantique. Il ne sert à rien de donner ici des schémas et des formules mathématiques. Il suffit à l’individu moyen de se familiariser avec les trois particularités de la mécanique quantique :

• L'état ou la position d'une particule n'est déterminé qu'avec un certain degré de probabilité.
• Si une particule peut avoir plusieurs états, alors elle se trouve dans tous les états possibles à la fois. C'est le principe de superposition.
• Le processus de mesure de l’état d’une particule conduit à la disparition de la superposition. Il est caractéristique que la connaissance de l'état de la particule obtenue par la mesure diffère de l'état réel de la particule avant les mesures.

Du point de vue du bon sens, c'est un non-sens complet. Dans notre monde ordinaire, ces principes peuvent être représentés ainsi : la porte de la pièce est fermée, et en même temps ouverte. Fermé et ouvert en même temps.

C'est la différence frappante entre les calculs. Un processeur classique fonctionne en code binaire. Bits d'ordinateur ne peut être que dans un seul état - avoir une valeur logique de 0 ou 1. Les ordinateurs quantiques fonctionnent avec des qubits, qui peuvent avoir une valeur logique de 0, 1, 0 et 1 à la fois. Pour résoudre certains problèmes, ils bénéficieront d’un avantage de plusieurs millions de dollars sur les machines informatiques traditionnelles. Aujourd'hui, il existe déjà des dizaines de descriptions d'algorithmes de travail. Les programmeurs créent un spécial code de programme, qui peut fonctionner selon de nouveaux principes de calcul.

Où le nouvel ordinateur sera-t-il utilisé ?

Une nouvelle approche du processus informatique vous permet de travailler avec d'énormes quantités de données et d'effectuer des opérations de calcul instantanées. Avec l’avènement des premiers ordinateurs, certaines personnes, y compris des responsables gouvernementaux, étaient très sceptiques quant à leur utilisation dans l’économie nationale. Il y a encore aujourd’hui des gens qui doutent de l’importance des ordinateurs d’une génération fondamentalement nouvelle. Pendant très longtemps, les revues techniques ont refusé de publier des articles sur l’informatique quantique, considérant ce domaine comme un stratagème frauduleux courant pour tromper les investisseurs.

Une nouvelle méthode informatique créera les conditions préalables à des découvertes scientifiques grandioses dans toutes les industries. La médecine résoudra de nombreux problèmes, dont un grand nombre se sont accumulés récemment. Il deviendra possible de diagnostiquer le cancer à un stade plus précoce qu’aujourd’hui. L’industrie chimique sera capable de synthétiser des produits aux propriétés uniques.

Une percée dans le domaine de l'astronautique ne se fera pas attendre. Les vols vers d’autres planètes deviendront aussi courants que les déplacements quotidiens en ville. Le potentiel de l’informatique quantique transformera certainement notre planète au-delà de toute reconnaissance.

Autre trait distinctif Ce que possèdent les ordinateurs quantiques, c'est la capacité de l'informatique quantique à trouver rapidement code requis ou chiffre. Un ordinateur ordinaire exécute une solution d’optimisation mathématique de manière séquentielle, en essayant une option après l’autre. Le concurrent quantique travaille avec l’ensemble des données à la fois, sélectionnant les options les plus appropriées à une vitesse fulgurante et dans un délai sans précédent. Opérations bancaires sera décrypté en un clin d’œil, ce qui est inaccessible aux ordinateurs modernes.

Cependant, le secteur bancaire n'a pas à s'inquiéter : son secret sera sauvegardé par la méthode de cryptage quantique avec un paradoxe de mesure. Lorsque vous essayez d'ouvrir le code, le signal transmis sera déformé. Les informations reçues n’auront aucun sens. Les services secrets, pour qui l’espionnage est une pratique courante, s’intéressent aux possibilités de l’informatique quantique.

Difficultés de conception

La difficulté réside dans la création des conditions dans lesquelles un bit quantique peut rester indéfiniment dans un état de superposition.

Chaque qubit est un microprocesseur qui fonctionne selon les principes de supraconductivité et les lois de la mécanique quantique.

Un certain nombre de conditions uniques sont créées autour des éléments microscopiques d’une machine logique. environnement:

• température 0,02 degrés Kelvin (-269,98 Celsius) ;
• système de protection contre les rayonnements magnétiques et électriques (réduit l'impact de ces facteurs de 50 000 fois) ;
• système d'évacuation de la chaleur et d'amortissement des vibrations ;
• la raréfaction de l'air est 100 milliards de fois inférieure à la pression atmosphérique.

Une légère déviation de l’environnement fait perdre instantanément aux qubits leur état de superposition, entraînant un dysfonctionnement.

En avance sur le reste de la planète

Tout ce qui précède pourrait être attribué à la créativité de l'esprit enfiévré d'un écrivain d'histoires de science-fiction, si Google, en collaboration avec la NASA, n'avait pas acquis l'année dernière auprès de la société de recherche canadienne ordinateur quantique D-Wave, dont le processeur contient 512 qubits.

Avec son aide, le leader du marché technologie informatique résoudra les problèmes d’apprentissage automatique lors du tri et de l’analyse de grands ensembles de données.

Snowden, qui a quitté les États-Unis, a également fait une déclaration révélatrice importante : la NSA envisage également de développer son propre ordinateur quantique.

2014 - le début de l'ère des systèmes D-Wave

L'athlète canadien à succès Geordie Rose, après un accord avec Google et la NASA, a commencé à construire un processeur de 1 000 qubits. Le futur modèle dépassera le premier prototype commercial d'au moins 300 000 fois en termes de vitesse et de volume de calculs. L'ordinateur quantique, illustré ci-dessous, est la première version commerciale au monde d'une technologie informatique fondamentalement nouvelle.

Il a été incité à s'engager dans le développement scientifique par sa connaissance à l'université des travaux de Colin Williams sur l'informatique quantique. Il faut dire que Williams travaille aujourd'hui au sein de la société Rose en tant que chef de projet commercial.

Percée ou canular scientifique

Rose lui-même ne sait pas vraiment ce que sont les ordinateurs quantiques. En dix ans, son équipe est passée de la création d'un processeur à 2 qubits à la première idée commerciale actuelle.

Dès le début de ses recherches, Rose a cherché à créer un processeur avec un nombre minimum de qubits de 1 000. Et il devait absolument avoir une option commerciale - pour vendre et gagner de l'argent.

Beaucoup, connaissant l'obsession et le sens commercial de Rose, tentent de l'accuser de contrefaçon. Apparemment, le processeur le plus ordinaire est présenté comme quantique. Ceci est également facilité par le fait que la nouvelle technologie présente des performances phénoménales lors de l'exécution de certains types de calculs. Sinon, il se comporte comme un ordinateur tout à fait ordinaire, mais très cher.

Quand apparaîtront-ils

Il n'y a pas longtemps à attendre. Un groupe de recherche organisé par les co-acheteurs du prototype rendra compte prochainement des résultats de la recherche sur D-Wave.
Le moment est peut-être bientôt venu où les ordinateurs quantiques révolutionneront notre compréhension du monde qui nous entoure. Et toute l'humanité en ce moment atteindra plus haut niveau son évolution.

Le monde est à l’aube d’une autre révolution quantique. Le premier ordinateur quantique résoudra instantanément des problèmes pour lesquels le plus puissant appareil moderne passe maintenant des années. Quelles sont ces tâches ? À qui profite et qui est menacé l’utilisation massive des algorithmes quantiques ? Qu'est-ce qu'une superposition de qubits, comment les gens ont-ils appris à trouver solution optimale sans passer par des milliards d’options ? Nous répondons à ces questions sous la rubrique « Simplement à propos du complexe ».

Avant la théorie quantique, la théorie classique était utilisée rayonnement électromagnétique. En 1900, le scientifique allemand Max Planck, qui lui-même ne croyait pas aux quanta et les considérait comme une construction fictive et purement théorique, fut contraint d'admettre que l'énergie d'un corps chauffé est émise par portions - quanta ; Ainsi, les hypothèses de la théorie coïncidaient avec les observations expérimentales. Et cinq ans plus tard, le grand Albert Einstein a eu recours à la même approche pour expliquer l'effet photoélectrique : lorsqu'il est irradié par la lumière, un courant électrique apparaît dans les métaux ! Il est peu probable que Planck et Einstein auraient pu imaginer qu'avec leurs travaux ils posaient les bases d'une nouvelle science - la mécanique quantique, qui serait destinée à transformer notre monde au-delà de toute reconnaissance et qu'au 21e siècle les scientifiques seraient sur le point de créer un ordinateur quantique.

Dans un premier temps, la mécanique quantique a permis d’expliquer la structure de l’atome et de comprendre les processus qui s’y déroulent. Dans l’ensemble, le rêve de longue date des alchimistes de transformer les atomes de certains éléments en atomes d’autres (oui, même en or) est devenu réalité. Et la célèbre formule d’Einstein E=mc2 a conduit à l’émergence de l’énergie nucléaire et, par conséquent, de la bombe atomique.

Processeur quantique à cinq qubits d'IBM

En outre. Grâce aux travaux d'Einstein et du physicien anglais Paul Dirac, un laser a été créé dans la seconde moitié du XXe siècle - également une source quantique de lumière ultra pure collectée dans un faisceau étroit. La recherche sur le laser a valu le prix Nobel à plus d'une douzaine de scientifiques, et les lasers eux-mêmes ont trouvé leur application dans presque tous les domaines de l'activité humaine - des découpeuses industrielles et des pistolets laser aux scanners de codes-barres et à la correction de la vision. À peu près à la même époque, des recherches actives étaient en cours sur les semi-conducteurs, des matériaux avec lesquels le flux du courant électrique peut être facilement contrôlé. Sur cette base, les premiers transistors ont été créés - ils sont ensuite devenus les principaux éléments constitutifs de l'électronique moderne, sans lesquels nous ne pouvons plus imaginer notre vie.

Le développement des machines informatiques électroniques - les ordinateurs - a permis de résoudre rapidement et efficacement de nombreux problèmes. Et la réduction progressive de leur taille et de leur coût (due à la production de masse) a ouvert la voie à l'ordinateur dans chaque foyer. Avec l'avènement d'Internet, notre dépendance à l'égard systèmes informatiques, y compris en matière de communication, est devenu encore plus fort.

Richard Feynman

La dépendance augmente, augmente constamment puissance de calcul, mais le moment est venu d’admettre que, malgré leurs capacités impressionnantes, les ordinateurs n’ont pas réussi à résoudre tous les problèmes qu’on est prêt à leur poser. Le célèbre physicien Richard Feynman a été l'un des premiers à en parler : en 1981, lors d'une conférence, il a déclaré qu'il était fondamentalement impossible de calculer avec précision un système physique réel sur des ordinateurs ordinaires. Tout dépend de sa nature quantique ! Les effets à l’échelle microscopique sont facilement expliqués par la mécanique quantique et très mal expliqués par la mécanique classique à laquelle nous sommes habitués : elle décrit le comportement des grands objets. C’est alors que Feynman a proposé comme alternative d’utiliser des ordinateurs quantiques pour calculer des systèmes physiques.

Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique et en quoi est-il différent des ordinateurs auxquels nous sommes habitués ? Tout dépend de la manière dont nous présentons les informations.

Si dans les ordinateurs conventionnels les bits - les zéros et les uns - sont responsables de cette fonction, alors dans les ordinateurs quantiques, ils sont remplacés par des bits quantiques (en abrégé qubits). Le qubit lui-même est une chose assez simple. Il possède tout de même deux valeurs fondamentales (ou états, comme aime à le dire la mécanique quantique) qu'il peut prendre : 0 et 1. Cependant, grâce à une propriété des objets quantiques appelée « superposition », un qubit peut prendre toutes les valeurs. ​​qui sont une combinaison des fondamentaux. De plus, sa nature quantique lui permet d’être dans tous ces états en même temps.

C’est le parallélisme de l’informatique quantique avec les qubits. Tout se passe en même temps - vous n'avez plus besoin de tout parcourir options possiblesétats du système, ce qui est exactement ce que fait un ordinateur ordinaire. Recherche de grandes bases de données, compilation itinéraire optimal, le développement de nouveaux médicaments ne sont que quelques exemples de problèmes dont la solution peut être plusieurs fois accélérée par les algorithmes quantiques. Ce sont ces tâches pour lesquelles, pour trouver la bonne réponse, vous devez parcourir un grand nombre d'options.

De plus, une puissance de calcul et des volumes énormes ne sont plus nécessaires pour décrire l’état exact du système. BÉLIER, car pour calculer un système de 100 particules, 100 qubits suffisent, pas des milliards de milliards de bits. De plus, à mesure que le nombre de particules augmente (comme dans les systèmes complexes réels), cette différence devient encore plus significative.

L'un des problèmes de dénombrement s'est distingué par son apparente inutilité : décomposer de grands nombres en facteurs premiers (c'est-à-dire divisibles par eux-mêmes seulement et par un). C'est ce qu'on appelle la « factorisation ». Le fait est que les ordinateurs ordinaires peuvent multiplier des nombres assez rapidement, même les plus grands. Cependant, les ordinateurs conventionnels résolvent très mal le problème inverse de la décomposition d'un grand nombre résultant de la multiplication de deux nombres premiers en leurs facteurs d'origine. Par exemple, pour factoriser un nombre de 256 chiffres en deux facteurs, même ordinateur puissant cela prendra plus d’une douzaine d’années. Mais un algorithme quantique capable de résoudre ce problème en quelques minutes a été inventé en 1997 par le mathématicien anglais Peter Shor.

Avec l'avènement de l'algorithme de Shor, la communauté scientifique a été confrontée problème sérieux. À la fin des années 1970, en s’appuyant sur la complexité du problème de factorisation, les cryptographes ont créé un algorithme de cryptage des données qui s’est largement répandu. En particulier, avec l'aide de cet algorithme, ils ont commencé à protéger les données sur Internet - mots de passe, correspondance personnelle, transactions bancaires et financières. Et après de nombreuses années utilisation réussie Soudain, il s’est avéré que les informations cryptées de cette manière deviennent une cible facile pour l’algorithme de Shor exécuté sur un ordinateur quantique. Le décryptage avec son aide devient une question de minutes. Une chose était bonne : aucun ordinateur quantique sur lequel l’algorithme mortel pourrait être exécuté n’avait encore été créé.

Pendant ce temps, à travers le monde, des dizaines de groupes et laboratoires scientifiques ont commencé à étudier études expérimentales qubits et les possibilités de créer un ordinateur quantique à partir d'eux. Après tout, c’est une chose d’inventer théoriquement un qubit, mais c’en est une autre de le concrétiser. Pour ce faire, il était nécessaire de trouver un système physique approprié avec deux niveaux quantiques pouvant être utilisés comme états de base du qubit - zéro et un. Feynman lui-même, dans son article pionnier, a proposé d'utiliser à ces fins des différents côtés photons, mais les premiers qubits créés expérimentalement étaient des ions capturés dans des pièges spéciaux en 1995. Les ions ont été suivis par de nombreuses autres implémentations physiques : noyaux atomiques, électrons, photons, défauts des cristaux, circuits supraconducteurs – ils répondaient tous aux exigences.

Cette diversité avait ses mérites. Poussés par une concurrence intense, divers groupes scientifiques ont créé de plus en plus de qubits parfaits et en ont construit de plus en plus. circuits complexes. Il existe deux principaux paramètres de concurrence pour les qubits : leur durée de vie et le nombre de qubits pouvant fonctionner ensemble.

Employés du Laboratoire des Systèmes Quantiques Artificiels

La durée de vie des qubits déterminait la durée pendant laquelle l’état quantique fragile y restait stocké. Ceci, à son tour, déterminait le nombre d’opérations de calcul pouvant être effectuées sur le qubit avant qu’il ne « meure ».

Pour un fonctionnement efficace des algorithmes quantiques, il n’était pas nécessaire de disposer d’un qubit, mais d’au moins une centaine, et de travailler ensemble. Le problème était que les qubits n’aimaient pas vraiment être les uns à côté des autres et protestaient en réduisant considérablement leur durée de vie. Pour contourner cette incompatibilité des qubits, les scientifiques ont dû recourir à toutes sortes d’astuces. Et pourtant, à ce jour, les scientifiques ont réussi à faire fonctionner ensemble au maximum une ou deux douzaines de qubits.

Ainsi, pour le plus grand plaisir des cryptographes, un ordinateur quantique est encore une chose du futur. Même si ce n'est pas aussi loin qu'il y paraît, car les plus grandes entreprises comme Intel, IBM et Google, ainsi que certains États, pour lesquels la création d'un ordinateur quantique est une question d'importance stratégique, sont activement impliqué dans sa création.

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De telles machines sont désormais tout simplement nécessaires dans tous les domaines : médecine, aviation, exploration spatiale. Actuellement, le développement d'ordinateurs basés sur physique quantique et les technologies informatiques. Les bases du fonctionnement d'un tel appareil informatique ne sont pas encore accessibles aux utilisateurs ordinaires et sont acceptées comme quelque chose d'incompréhensible. Après tout, tout le monde n’est pas familier avec les propriétés photoniques. particules élémentaires et des atomes. Pour comprendre au moins un peu le fonctionnement de cet ordinateur, il faut connaître et comprendre les principes élémentaires de la mécanique quantique. Cet ordinateur cohérent est en grande partie développé pour la NASA.

Une machine conventionnelle effectue des opérations en utilisant des bits classiques, qui peuvent prendre les valeurs 0 ou 1. En revanche, une machine informatique photonique utilise des bits ou qubits cohérents. Ils peuvent prendre les valeurs 1 et 0 à la fois. C'est ce qui donne un tel technologie informatique leur puissance de calcul supérieure. Il existe plusieurs types d’objets informatiques pouvant être utilisés comme qubits.

1. Noyau d'un atome.
2. Électron.

Tous les électrons ont un champ magnétique, en règle générale, ils ressemblent à de petits aimants et cette propriété est appelée spin. Si vous les placez dans un champ magnétique, ils s’y adapteront de la même manière que l’aiguille d’une boussole. Il s’agit de la position d’énergie la plus basse, nous pouvons donc l’appeler spin nul ou faible. Mais il est possible de rediriger l’électron vers l’état « un » ou vers le spin supérieur. Mais cela demande de l’énergie. Si vous retirez le verre de la boussole, vous pouvez rediriger la flèche dans une direction différente, mais cela nécessite de la force.

Il existe deux accessoires : bottom et top spin, qui correspondent respectivement aux classiques 1 et 0. Mais le fait est que les objets photoniques peuvent être dans deux positions en même temps. Lorsque la rotation est mesurée, elle sera soit vers le haut, soit vers le bas. Mais avant la mesure, l’électron existera dans ce qu’on appelle une superposition quantique, dans laquelle ces coefficients indiquent la probabilité relative que l’électron se trouve dans un état ou un autre.

Il est assez difficile d’imaginer comment cela confère aux machines de cohérence leur incroyable puissance de calcul sans considérer l’interaction de deux qubits. Il existe désormais quatre états possibles pour ces électrons. Dans un exemple typique de deux bits, seuls deux bits d’information sont nécessaires. Ainsi, deux qubits contiennent quatre types d’informations. Cela signifie que vous devez connaître quatre nombres pour connaître la position du système. Et si vous effectuez trois tours, vous obtenez huit positions différentes, et dans une version typique, vous aurez besoin de trois bits. Il s'avère que la quantité d'informations contenues dans N qubits est égale à 2N bits standards. Fonction exponentielle dit que si, par exemple, il y a 300 qubits, alors vous devrez créer des superpositions délirantes et complexes où les 300 qubits seront interconnectés. Nous obtenons alors 2 300 bits classiques, ce qui est égal au nombre de particules dans l’univers entier. Il s'ensuit qu'il est nécessaire de créer une séquence logique qui permettra d'obtenir un résultat de calcul mesurable. C'est-à-dire composé uniquement d'accessoires standards. Il s’avère qu’une machine cohérente ne remplace pas les machines conventionnelles. Ils ne sont plus rapides que dans les calculs où il est possible d'utiliser toutes les superpositions disponibles. Et si tu veux juste regarder vidéo de haute qualité, discuter sur Internet ou rédiger un article pour le travail, un ordinateur à photons ne vous donnera aucune priorité.

Cette vidéo décrit le processus d'un ordinateur quantique.

Si nous parlons en mots simples, alors le système cohérent n'est pas conçu pour la vitesse de calcul, mais pour quantité requise pour obtenir des résultats qui se produiront dans unité minimale temps.

Le fonctionnement d'un ordinateur classique repose sur le traitement de l'information à l'aide de puces de silicium et de transistors. Ils utilisent code binaire, qui à son tour est composé de uns et de zéros. Une machine cohérente fonctionne par superposition. Au lieu de bits, des qubits sont utilisés. Cela vous permet non seulement d'effectuer des calculs rapidement, mais également de faire des calculs aussi précis que possible.

Quel sera le système informatique photonique le plus puissant ? Par exemple, si photon ordinateur Disposant d'un système de trente qubits, sa puissance sera de 10 000 milliards d'opérations de calcul par seconde. Actuellement, l’ordinateur 2 bits le plus puissant compte un milliard d’opérations par seconde.

Un grand groupe de scientifiques de différents pays développé un plan selon lequel les dimensions de l'appareil photonique seront proches des dimensions d'un terrain de football. Il sera le plus puissant du monde. Ce sera une sorte de structure composée de modules, placée sous vide. L'intérieur de chaque module est constitué de champs électriques ionisés. C'est avec leur aide que seront formées certaines parties du circuit qui effectueront des actions logiques simples. Un exemple d’une telle technologie informatique photonique est en cours de développement à l’Université du Sussex en Angleterre. Coût estimé pour à l'heure actuelle plus de 130 millions de dollars.

Il y a dix ans, D-Wave a présenté le premier ordinateur cohérent au monde, composé de 16 qubits. Chaque qubit est constitué à son tour d’un cristal de niobium placé dans un inducteur. Courant électrique, qui alimente la bobine, forme un champ magnétique. Ensuite, cela modifie l’appartenance dans laquelle se trouve le qubit. En utilisant une telle machine, vous pouvez facilement découvrir comment les drogues synthétiques interagissent avec les protéines sanguines.
Ou encore, il sera possible d'identifier une maladie telle que le cancer à un stade plus précoce.

Cette vidéo contient des discussions sur le thème « Pourquoi le monde a-t-il besoin d'un ordinateur quantique ». N'oubliez pas de laisser vos commentaires, questions et juste

Un ordinateur quantique est un appareil informatique qui utilise les phénomènes de superposition quantique et d’intrication quantique pour transmettre et traiter des données. Un ordinateur quantique universel à part entière est encore un dispositif hypothétique, dont la possibilité même de construction est associée au développement sérieux de la théorie quantique dans le domaine de nombreuses particules et d'expériences complexes ; les développements dans ce domaine sont associés aux dernières découvertes et réalisations de la physique moderne. Sur moment présent Seuls quelques systèmes expérimentaux ont été mis en œuvre dans la pratique, exécutant un algorithme fixe de faible complexité.

Comme l'écrivent les éditeurs de Science Alert, un groupe de spécialistes de l'Université de Vienne a pu développer le premier routeur quantique de l'histoire et a même effectué les premiers tests du nouvel appareil. Il s'agit du premier appareil capable non seulement de recevoir des photons intriqués, mais également de les transmettre. De plus, le circuit utilisé dans le routeur pourrait devenir la base de la création d'un Internet quantique.

Un ordinateur quantique n’est pas seulement un ordinateur de la future génération, c’est bien plus. Pas seulement en termes d'application dernières technologies, mais aussi du point de vue de ses possibilités illimitées, incroyables, fantastiques, capables non seulement de changer le monde des gens, mais même... de créer une réalité différente.

Comme on le sait, les ordinateurs modernes utilisent la mémoire présentée dans code binaire: 0 et 1. Tout comme en code Morse - point et titre. En utilisant deux caractères, vous pouvez crypter n'importe quelle information en faisant varier leurs combinaisons.

Il existe des milliards de ces bits dans la mémoire d’un ordinateur moderne. Mais chacun d’eux peut être dans l’un des deux états suivants : zéro ou un. Comme une ampoule : allumée ou éteinte.

Un bit quantique (qubit) est le plus petit élément de stockage d’informations dans un ordinateur du futur. L'unité d'information dans un ordinateur quantique peut désormais être non seulement zéro ou un, mais les deux en même temps.

Une cellule effectue deux actions, deux à quatre, quatre à seize, etc. C'est pourquoi les systèmes quantiques peuvent fonctionner deux fois plus vite et avec de plus grandes quantités d'informations que les systèmes modernes.

Pour la première fois, des scientifiques du Centre quantique russe (RCC) et du Laboratoire des métamatériaux supraconducteurs ont « mesuré » un qubit (Q-bit).

D'un point de vue technique, un qubit est un anneau métallique de plusieurs microns de diamètre découpé, déposé sur un semi-conducteur. L'anneau est refroidi à des températures ultra-basses pour devenir un supraconducteur. Supposons que le courant circulant à travers l'anneau va dans le sens des aiguilles d'une montre - c'est 1. Contre - 0. C'est-à-dire deux états ordinaires.

Le rayonnement micro-ondes traversait l’anneau. A la sortie de ce rayonnement de l'anneau, le déphasage du courant a été mesuré. Il s'est avéré que l'ensemble de ce système peut être situé à la fois dans les deux principaux et état mixte : les deux à la fois !!! En science, c’est ce qu’on appelle le principe de superposition.

Une expérience menée par des scientifiques russes (des scientifiques d'autres pays ont réalisé des expériences similaires) a prouvé que le qubit a droit à la vie. La création du qubit a donné naissance à l’idée et a rapproché les scientifiques du rêve de créer un ordinateur quantique optique. Il ne reste plus qu'à le concevoir et à le créer. Mais tout n’est pas si simple…

Difficultés et problèmes dans la création d'un ordinateur quantique

Si vous avez besoin, par exemple, de calculer un milliard d'options en ordinateur moderne, alors il doit « faire défiler » un milliard de cycles similaires. Un ordinateur quantique a différence fondamentale, il peut calculer toutes ces options simultanément.
L’un des grands principes sur lesquels fonctionnera un ordinateur quantique est le principe de superposition, et on ne peut l’appeler que magique !
Cela signifie qu’une même personne peut se trouver à différents endroits en même temps. Les physiciens plaisantent : « Si la théorie quantique ne vous choque pas, c’est que vous ne la comprenez pas. »

L’apparence des ordinateurs quantiques créés aujourd’hui est étonnamment différente des ordinateurs classiques. Ils ressemblent encore... à un clair de lune :

Une telle conception, composée de pièces en cuivre et en or, de serpentins de refroidissement et d'autres pièces caractéristiques, ne convient bien sûr pas à ses créateurs. L’une des tâches principales des scientifiques est de le rendre compact et bon marché. Pour que cela se produise, plusieurs problèmes doivent être résolus.

Premier problème - instabilité des superpositions

Toutes ces superpositions quantiques sont très « douces ». Dès que vous commencez à les regarder, dès qu'ils commencent à interagir avec d'autres objets, ils sont immédiatement détruits. Ils deviennent pour ainsi dire classiques. C’est l’un des problèmes les plus importants lors de la création d’un ordinateur quantique.

Deuxième problème : un refroidissement important est requis

Le deuxième obstacle est de parvenir fonctionnement stable ordinateur quantique. sous la forme actuelle, il nécessite un fort refroidissement. Fort, c'est la création d'équipements dans lesquels la température est maintenue proche du zéro absolu - moins 273 degrés Celsius ! Par conséquent, les prototypes de tels ordinateurs, avec leurs installations à vide cryogénique, semblent désormais très encombrants :

Cependant, les scientifiques sont convaincus que tous les problèmes techniques seront bientôt résolus et qu'un jour, les ordinateurs quantiques dotés d'une énorme puissance de calcul remplaceront les ordinateurs modernes.

Quelques solutions techniques pour résoudre les problèmes

À ce jour, les scientifiques ont trouvé un certain nombre de solutions significatives pour résoudre les problèmes ci-dessus. Ces découvertes technologiques, fruit d’un travail complexe et parfois long et intense des scientifiques, méritent tout le respect.

La meilleure façon d'améliorer les performances des qubits... les diamants

Tout ressemble beaucoup à la célèbre chanson sur les filles et les diamants. La principale chose sur laquelle les scientifiques travaillent actuellement est d'augmenter durée de vie qubit, ainsi que « faire » fonctionner un ordinateur quantique à températures normales . Oui, la communication entre ordinateurs quantiques nécessite des diamants ! Pour tout cela, il a fallu créer et utiliser des diamants artificiels d’une transparence extrêmement élevée. Avec leur aide, ils ont pu prolonger la durée de vie d’un qubit à deux secondes. Ces modestes réalisations : deux secondes de vie de qubit et un fonctionnement de l'ordinateur à température ambiante, constituent en réalité une révolution scientifique.

L'essence de l'expérience du scientifique français Serge Haroche repose sur le fait qu'il a pu montrer au monde entier que la lumière (un flux quantique de photons) passant entre deux miroirs spécialement créés par lui ne perd pas son état quantique.

En forçant la lumière à parcourir 40 000 km entre ces miroirs, il a déterminé que tout se passait sans perdre son état quantique. La lumière est composée de photons et jusqu’à présent, personne n’était en mesure de déterminer s’ils perdaient leur état quantique lorsqu’ils parcouraient une certaine distance. Serge Haroche, lauréat du prix Nobel : « Un photon est à plusieurs endroits en même temps, nous avons réussi à enregistrer cela. En fait c'est le principe de superposition. "Dans notre grand monde c'est impossible. Mais dans le micro-monde, il existe des lois différentes », explique Arosh.

À l’intérieur de la cavité se trouvaient des atomes classiques pouvant être mesurés. En se basant sur le comportement des atomes, le physicien a appris à identifier et à mesurer des particules quantiques insaisissables. Avant les expériences de Harosh, on croyait que l’observation des quanta était impossible. Après l'expérience, ils ont commencé à parler de conquête des photons, c'est-à-dire sur l’ère prochaine des ordinateurs quantiques.

Pourquoi beaucoup attendent avec impatience la création d'un générateur quantique à part entière, tandis que d'autres en ont peur

L'ordinateur quantique offrira à l'humanité d'énormes opportunités

Un ordinateur quantique ouvrira des possibilités infinies à l’humanité. Par exemple, cela contribuera à créer l’intelligence artificielle, dont les écrivains de science-fiction raffolent depuis si longtemps. Ou simulez l'univers. Entièrement. Selon les prévisions les plus conservatrices, cela permettra de voir au-delà des limites du possible. Imaginons un monde dans lequel vous pouvez simuler absolument tout ce que vous voulez : concevoir une molécule, un métal ultra-résistant, décomposer rapidement le plastique, trouver des remèdes à des maladies incurables. La machine simulera notre monde entier, jusqu’au dernier atome. Vous pouvez même simuler un autre monde, même virtuel.

Un ordinateur quantique pourrait devenir une arme de l’Apocalypse

Beaucoup de gens, après avoir exploré l'essence de la technologie quantique, en ont peur pour diverses raisons. L’informatisation et toutes les technologies liées à l’informatique effraient déjà le citoyen moyen. Il suffit de rappeler les scandales sur la façon dont les services spéciaux utilisant des programmes intégrés aux PC et même appareils électroménagers, organisent la surveillance et la collecte de données sur leurs consommateurs. Par exemple, dans de nombreux pays, les lunettes bien connues ont été interdites - après tout, elles sont le remède idéal pour le tir secret et la surveillance. Déjà maintenant, bien sûr, chaque résident de n'importe quel pays, et plus encore un utilisateur d'Internet, est inscrit dans une base de données. De plus, et de manière tout à fait réaliste, certains services peuvent calculer chacune de ses actions sur Internet.

Mais il n’y aura pas de secret pour les ordinateurs quantiques ! Aucun. Tous sécurité informatique repose sur des numéros de mot de passe très longs. Pour obtenir la clé du code, à un ordinateur ordinaire cela prendra un million d'années. Mais avec l’aide du quantique, n’importe qui peut le faire instantanément. Il s’avère que le monde deviendra complètement dangereux : après tout, monde moderne tout est contrôlé par des ordinateurs : les virements bancaires, les vols en avion, les bourses, les armes nucléaires ! Il s’avère donc que celui qui possède l’information possède le monde. Celui qui est le premier est Dieu. Un ordinateur quantique deviendra plus puissant que n’importe quel système d’arme. Une nouvelle course aux armements pourrait commencer (ou a déjà commencé) sur Terre, non pas nucléaire, mais informatique.

Que Dieu nous aide à en sortir sain et sauf...