Квантовий комп'ютер же пропонує зовсім інший спосіб обчислень. Почнемо з визначення:
Квантовий комп'ютер -вичіслітельное пристрій, який використовує явленіяквантовой суперпозіціііквантовой запутанностідля передачі та обробки даних.
Зрозуміліше явно не стало. Квантова суперпозиція говорить нам про те, що система з якоюсь часткою ймовірності існує у всіх можливих для неї станах (при цьому сума всіх ймовірностей, зрозуміло, дорівнює 100% або 1). Розберемо це на прикладі. Інформація в квантових комп'ютерах зберігається в кубітах - якщо звичайні біти можуть мати стан 0 або 1, то кубіт може мати стан 0, 1, і 0 і 1 одночасно. Тому якщо ми маємо 3 кубіта, наприклад 110, то цей вислів в бітах рівносильно 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.
Що це нам дає? Да все! Наприклад, у нас є ціферний пароль з 4 символів. Як буде його зламувати звичайний процесор? Простим перебором від 0000 до 9999. 9999 в двійковій системі має вигляд 10011100001111, тобто для його записи нам потрібно 14 біт. Тому якщо ми маємо квантовий ПК з 14 кубитами - ми вже знаємо пароль: адже одне з можливих станів такої системи і є пароль! В результаті всі завдання, які зараз цілодобово вважають навіть суперкомп'ютери, на квантових системах будуть вирішуватися моментально: потрібно знайти речовину з певними властивостями? Не проблема, зробіть систему з такою ж кількістю кубітів, скільки у вас вимог до речовини - і відповідь вже буде у вас в кишені. Потрібно створити ІІ (штучний інтелект. Простіше нікуди: поки звичайний ПК буде перебирати всі комбінації, квантовий комп'ютер спрацює блискавично, вибравши найкращу відповідь.
Тому обчислення на квантових комп'ютерах по суті одноразове: ми створюємо систему, яка складається із заплутаних часток (де знаходяться їхні другі «половинки» ми знаємо). Ми проводимо обчислення, і після цього «відкриваємо коробку з папірцем» - дізнаємося стан заплутаних часток, а значить і стан частинок в квантовому комп'ютері, а значить і результат обчислень. Так що для нових обчислень потрібно знову створювати кубіти - просто «закрити коробку з папірцем» не вийде - ми ж уже знаємо, що намальовано на папірці.
Виникає питання - раз квантовий комп'ютер може моментально підбирати будь-які паролі - як захистити інформацію? Невже з приходом таких пристроїв зникне конфіденційність? Звичайно ж ні. На допомогу приходить так зване квантове шифрування: воно засноване на тому, що при спробі «прочитати» квантовий стан воно руйнується, що робить будь-який злом неможливим.
Домашній квантовий комп'ютер
Ну і останнє питання - раз квантові комп'ютери такі класні, потужні і не зламували - чому ми ними не користуємося? Проблема банальна - неможливість реалізувати квантову систему в звичайних домашніх умовах. Для того, щоб кубіт міг існувати в стані суперпозиції нескінченно довго, потрібні вкрай специфічні умови: це повний вакуум (відсутність інших частинок), температура, максимально близька до нуля за Кельвіном (для надпровідності), і повна відсутність електромагнітного випромінювання (для відсутності впливу на квантову систему). Погодьтеся, створити такі умови вдома м'яко кажучи важкувато, але ж найменше відхилення призведе до того, що стан суперпозиції зникне, і результати обчислень будуть невірними. Друга проблема - це змусити кубіти взаємодіяти один з одним - при взаємодії їх час життя катастрофічно зменшується. У підсумку самий максимум на даний день - це квантові комп'ютери з кількома десятками кубітів.