Возможности моделирования

Улучшенное способность обнаружения и исправление ошибок

Супербезопасность и суперплотность данных

Благодаря квантовой телепортации — одному из квантовых эффектов — исключается возможность перехвата информации. Безопасность коммуникаций поддерживается благодаря суперплотной кодировке. Квантовые биты позволяют передать намного большее количество информации, чем классические.

Квантовая телепортация представляет собой явление передачи на расстояние состояния квантовой системы, или квантового состояния. В отличие от телепортации из научно-фантастической литературы для осуществления квантовой телепортации необходим классический канал связи. В статье 1998 годы был описан опыт по квантовой телепортации между фотонами.

В последние годы физики провели несколько значимых экспериментов в этой области. В августе 2008 года женевские физики телепортировали квантовое состояние в системе из двух фотонов, удаленных на 18 километров. В начале 2009 года коллективу американских исследователей впервые удалось телепортировать квантовое состояние кубита между двумя атомами, находящимися на расстоянии в один метр.

Установка для проведения эксперимента по квантовой телепортации с использованием лазеров:

Процессы, которые обеспечивают безопасность и высокую плотность передаваемых данных, способствуют высокой устойчивости информационных потоков к ошибкам, что способствует большей их сохранности. Восстановление информации из потоков с помехами, вполне осуществимое при помощи квантовых технологий, также станет весьма полезной практикой.

В 1982 г. Фейнман доказал, что классические компьютеры не могут быть использованы для моделирования квантовых эффектов: их замедление происходит по экспоненте. А квантовый компьютер способен в реальном времени моделировать такие эффекты.

Станут возможными моделирование химических взаимодействий на молекулярном уровне, что позволит химикам и фармацевтам узнать больше о воздействии компонентов реакции друг на друга, в том числе о влиянии лекарственных препаратов на обмен веществ пациента и течение болезни в целом. Фармацевтические компании готовы тратить колоссальные деньги на подобные разработки.

В 2007 году компания D-Wave собрала 16-кубитовый квантовый компьютер, который основатель и генеральный технический директор Джорджи Роуз (Geordie Rose) назвал самым мощным квантовым компьютером, когда либо построенным, и первым, который может запускать коммерчески-значимые приложения. В этом году компьютер стал 28-кубитовым, он умеет распознавать фотографии известных достопримечательностей - и, возможно, вскоре вы столкнётесь с работой этого компьютера в Интернете.

Всё это намного превосходит большинство других разработок квантовых компьютеров, причём D-Wave смогла создать компьютер, используя технологии производства полупроводников и существующие полупроводниковые заводы, не прибегая к помощи оптических схем, квантовых точек, сдерживания лазера или других экзотических технологий производства. D-Wave работает и над второй половиной проблемы, а именно над инструментами программирования для создания приложений, способных получить преимущество от возможностей, которые обещают дать квантовые вычисления.

Квантовый процессор D-Wave зафиксирован в нижней части блока фильтрации и заморозки; вся структура погружается в жидкий гелий, охлаждённый до 3 кельвинов, а затем блок охлаждения снижает температуру чипа до 10 милликельвинов.

Экзотический материал в квантовом чипе D-Wave - это ниобий; охладите его до достаточно низкой температуры, и он станет сверхпроводником. Когда обычный металл проводит электрический ток, электроны, носители электрического заряда, сталкиваются с неидеальной структурой металла, в результате чего появляется сопротивление.

Ниобий расположен в виде колец, через которые ток может протекать по часовой стрелке, против неё или смешанно, в обоих направлениях - соответствуя, по словам Роуза, "0", "1" или в суперпозиции двух значений в квантовом бите информации (кубите), на которых базируются квантовые вычисления.

"Чип представляет собой последовательность металлических дорожек на кремниевой подложке; подложка здесь та же самая, которая используется для любого полупроводникового процесса, но сверху расположены слои металла, разделённые изолятором. Перед нами полностью металлическое магнитное устройство, где вся информация хранится в виде направлений течения тока по металлическим петлям и переходам."

Направление тока преобразуется в значение кубита, в зависимости от того, есть ли у кубита смещение в сторону одного направления (0 или 1), движутся ли соседние кубиты в том же или противоположном направлении, а также от энергетического барьера между разными состояниями кубита. Нынешний чип Leda оснащён 28 кольцами, что даёт 28 кубитов, но они не связаны каждый друг с другом, только с некоторым количеством "соседей".

Но Orion пока ещё далёк до того, чтобы поставляться в ваши центры обработки данных. Пока компьютер останется в штаб-квартире D-Wave в канадском Бурнаби, что связано, как сказал Роуз, с "экстраординарными" требованиями охлаждения. Переходы Джозефсона составляют считанные микроны, они располагаются на чипе площадью пять миллиметров. Но сам Orion по размеру можно сравнить с крупным домашним холодильником, поскольку большую часть системы занимает охлаждение

"Эта штука располагается внутри экранированной комнаты, большой металлической комнаты, которая обеспечивает практически полное отсутствие магнитных полей для определённых частот ЭМИ. Внутри располагается система, которая наполовину фильтрует, наполовину охлаждает. Мы заставляем систему работать с температурой в десять милликельвинов - всего на 0,01 градус больше абсолютного нуля.

Для сравнения, температура межзвёздного пространства составляет около 2,7 кельвина. Сам чип должен располагаться в магнитном вакууме. И немало оборудования внутри относится к очень и очень надёжным фильтрам, отсеивающим самые мелкие шумы, на пределе возможностей современной технологии, чтобы "слышать" только сигналы, передающиеся по дорожкам, а все внешние магнитные поля свести к минимуму - одной нанотесле в трёх измерениях по всему чипу, что составляет современный уровень технологий магнитного вакуума".

Дата добавления: 2014-01-07