Быстрая регенерация поврежденных тканей организма – уже не часть научной фантастики, а новейшая разработка, созданная учеными...
Квантовый суперкомпьютер будущего
В научно-фантастических фильмах мы часто видим сюжеты о суперкомпьютерах, способных к самообучению. На самом деле, ученые уже давно работают над тем, чтобы создать что-то подобное и, как оказалось – не безуспешно. Уже сейчас ясно, что новым поколением компьютеров станут квантовые. В чем их преимущества, каков потенциал и почему до сих пор они не вышли из стен лабораторий, рассмотрим поподробнее.
И так – преимущества: скорость вычислений квантового компьютера на несколько порядков превысит возможности обычных компьютеров. Квантовый компьютер будет способен одномоментно выполнять неимоверно много вычислений. К примеру, 30-кубитный такой компьютер сможет обрабатывать триллион операций в секунду, тогда как современные компьютеры могут совершать только миллиард операций в секунду. Что это значит на практике? Такой компьютер смог бы за секунды расшифровать человеческий геном, либо со 100% точностью предсказать погоду на месяцы вперед. Он смог бы за несколько часов получить шифр к вашей кредитке, тогда как обычному компьютеру на это ушли бы миллиарды лет. Именно квантовый компьютер мог бы стать основой для создания «самообучающихся машин», что, по сути – в шаге от воплощения идеи «штучного интеллекта».
чип от университета «МИСиС»
Так что же мешает ученым воплотить в жизнь подобные задачи? Насколько мы далеки от реализации этой мечты?
Прежде чем отвечать на этот вопрос, стоит сперва разобраться с тем, чем же по сути является квантовый компьютер и в чем его принципиальные отличия от обычного. Так вот, обычный компьютер при обработке данных, кодирует их единицами и нулями, при этом, значение каждого бита информации четко определено. А в квантовом компьютере это значение неопределенно, оно одновременно может соответствовать и единице, и нулю, причем, с разной вероятностью того и другого. Элементы хранения информации в квантовом компьютере называют кубитами. Идея, в общем – ясна: кубиты позволяют проводить вычисления параллельно и с миллионами комбинаций. Но реализация такого компьютера технически очень сложна.
Разные группы ученых во всем мире параллельно работают над такими задачами, но поскольку они идут к цели разными путями, то и успехи у них разные. К примеру, в России ученые из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» смогли построить «ядро компьютера». Их разработка еще очень далека от того, что можно было бы назвать «компьютером» в привычном понимании, но они сумели создать устройство, похожее на транзистор, только с бесконечным количеством вариантов предоставления и хранения информации. Технически, реализация данной идеи выглядит так. Есть маленькое алюминиевое кольцо, которое, стоит отметить, при обычной температуре – совершенно бесполезно, но если перевести его в состояние сверхпроводника, оно становиться квантовым объектом: ток в таком объекте сможет течь и по часовой стрелке и против неё, позволяя кубитам принимать одновременно значения и единиц и нулей.
Вот только, чтобы перевести этот объект в «квантовый», алюминиевые кольца нужно охладить до температур, близких к абсолютному нулю. Чтобы считывать «ответы» с кубитов, наш объект помещают в сверхточно налаженное слабое магнитное поле, подавляющие шумовые помехи, а потом, используя микроволны, считывается ответ. Но и это не единственная сложность при работе с кубитами – дело в том, что они существуют микросекунды. Но даже за такой сверхкороткий промежуток времени, они успевают посчитать сотни операций. Так что, несмотря на то, что первые шаги на пути к компьютеру новой эры уже сделаны, предстоит решить еще очень много задач, чтобы стабилизировать эту систему во всех смыслах.
А тем временем западные ученые, в частности – специалисты из компании D-Wave, подошли к осуществлению данной задачи совсем по другому. Они охладили микросхему с решеткой, созданную из сверхпроводящих квантовых интерферометров, до -273°C. Таким образом, они тоже смогли получить кубиты с неопределенными значениями. 
Но в этом случае, отсутствует явление квантовой запутанности, когда воздействие на один кубит изменяет сразу все амплитуды. По сути, их компьютер использует в работе адиабатические квантовые вычисления, что само по себе во многом ограничивает возможности такого компьютера, хотя, именно благодаря такому подходу, исчезают другие проблемы квантовых вычислительных машин. Грубо говоря, такой компьютер будет очень узко специализирован и нацелен на определенный круг задач, в котором нужно использовать состояния всех кубитов вместе, поскольку к операциям с отдельными кубитами эти компьютеры не готовы.
Несмотря на такие большие функциональные ограничения, многие компании уже нашли, как можно использовать данную разработку. К примеру, Google учила этот компьютер работать с распознаванием образов, а в самой D-Wave его приспособили для фолдинга белков. 
Дальнейшая работа над оптимизацией квантового компьютера от D-Wave позволила работать с 512 кубитами, при чем, его продуктивность в 35,5 тысяч раз превосходит возможности классических неквантовых компьютеров. Вмести с тем, в некоторых тестах он показывает результаты, близкие с обычными компьютерами. Так что, он продолжает оставаться очень узкоспециализированным.
Как видим, ученые активно работают над созданием суперкомпьютера будущего, испытывая для этого самые разные способы. Трудно предугадать заранее, технический прорыв в какой из областей науки поможет людям совершить новый технический прыжок. Но вне всяких сомнений, этот день рано или поздно наступит.
