Новый Мир ( № 7 2011)

Если мы вернемся к весам и мальчику Бобу, то увидим полную аналогию. Классический компьютер не умеет моделировать квантовую систему. Но он может подготовить входные данные — «посчитать палочки». Затем мы запустим квантовый эксперимент и с помощью классического устройства зарегистрируем результат — «посмотрим на показатель весов».

Идея Фейнмана была только наброском. Первые решения, которые позволили приблизиться к реализации квантового компьютера, были получены Дэвидом Дойчем во второй половине 80-х. Но и они имели чисто теоретический характер.

Настоящий интерес квантовые компьютеры вызвали, когда было показано, что с их помощью (если бы они существовали) можно было бы очень быстро решить задачу факторизации, то есть взломать шифры с открытым ключом.

Трудности, которые стоят перед учеными, очень велики. Профессор Ожигов, один из ведущих специалистов по квантовым вычислениям, считает, что трудности эти сравнимы с решением проблем, связанных с межпланетными перелетами.

Не имея возможности подробно анализировать принципы квантовых вычислений и их физические реализации, я тем не менее попробую хотя бы контурно обрисовать те проблемы, которые стоят перед учеными, работающими в этой области.

Источник этих проблем заключен в тех же квантовых свойствах материи, которые и обеспечивают огромный прирост быстродействия квантового компьютера по сравнению с классическим.

Классический компьютер работает последовательно: по двум числам (битам), полученным на выходе, он однозначно определяет их сумму, передает ее пользователю и переходит к сложению следующей пары чисел. Чтобы сложить две пары чисел, потребуется два такта процессора. Так работает любое классическое вычислительное устройство — очевидна полная аналогия с весами, с помощью которых складывал числа мальчик Боб.

Квантовый компьютер работает не с битами, а с так называемыми кубитами; это могут быть частицы или системы, пребывающие в двух квантовых состояниях, — одно соответствует единице, другое — нулю. Физически это может быть значение спина, или направление поляризации, или какое-то другое квантовое наблюдаемое.