Sunday Science: почему нам нужны квантовые компьютеры

Ученые достигли ключевого этапа в поиске причин почему нам действительно нужны квантовые компьютеры. Доктор Мэтью Брум из Университета Квинсленда и его коллеги, сообщали о своем открытии в журнал Science.

"Квантовые компьютеры впечатляют так сильно по той причине, что они позволяют решать проблемы, которые нельзя просто решить при помощи традиционных компьютеров," говорит Брум. Это получается благодаря законам квантовой механики, таким как суперпозиция и запутывание. Однако, не смотря на такой подход, вычисления при помощи современных квантовых компьютерах малоэффективны. А так как создание таких "машин" очень сложный процесс, инженеры и ученые хотят быть уверены, что квантовые мозги действительно стоят сил и средств. Для этого было решено найти решение математической проблеме, которая обычным компьютером не может быть решена.

Одним из кандидатов стала "проблема выборки бозонов", которая заключается в отправку одиночных фотонов через комплексную фотонную сеть, и определение, найдет ли фотон выход. 

Ученые считают, что если от 20 до 30 фотонов введены в систему, классический компьютер уже столкнется с трудностями вычисления.

"Компьютер сможет найти решение, но это займет очень много времени, тогда как квантовый компьютер решит проблему значительно быстрее," говорит Брум.

Однако, прежде чем переходить к чему-то масштабному, ученые решили протестировать проблему выборки на масштабной модели. Брум и его коллеги построили упрощенный квантовый комьютер, разработанный специально для решения проблемы выборки бозонов.

Во время эксперимента было послано три фотона по шести оптическим кабелям в компьютер – это достаточно простая система, которая может быть смоделирована и обычным компьютером.

И квантовый и классический компьютер пришли к одним и тем же результатам – это значит, что квантовый "мозг" способен и на решение полноценной проблемы. Однако есть другая проблема на пути к созданию более крупного квантового компьютера – это производство одиночных фотонов. Брум и его коллеги планируют в скором времени запустить систему с восемью фотонами.

И хотя квантовый компьютер рассчитанный на  выборку бозонов – это далеко не полноценная вычислительная система, это все же первый шаг доказывающий необходимость последующих разработок. Это можно сравнить с эрой первых традиционных компьютеров – машин занимающих целые этажи зданий, при этом мощность их была слабее чем у нынешних калькуляторов. Однако в них был потенциал.