В минувшую пятницу североамериканское космическое агентство НАСА объявило
о том, что его специалисты создали специализированный чип, который может
быть использован для реализации квантового процессора. Напомним, что квантовый
процессор (или компьютер) — это гипотетическое вычислительное устройство,
существенно использующее при работе квантовомеханические эффекты, такие
как квантовая суперпозиция и квантовый параллелизм. Предполагается, что
данная концепция позволит преодолеть некоторые ограничения классических
компьютеров. Квантовые процессоры оперируют такой вычислительной единицей,
как кубит (qubit - оптический бит). По теории, в них не будет таких процессоров,
как сейчас, а будут установлены оптически матрицы, способные работать в
миллионы раз быстрее, чем любые современные компьютеры. По словам Алана
Клейнсассера, руководителя программы квантовых исследований в Лаборатории
реактивного движения НАСА в городе Пасадена (штат Калифорния, США), инженеры
подразделения MDL (Microdevices Laboratory) создали работающий прототип
простейшего квантового процессора, работающего при сверхнизких температурах
и в случае миллиметрового расстояния между излучателями. В НАСА говорят,
что процессор был создан по заказу канадской компании D-Wave, которая 13
февраля 2007 года в Музее истории компьютеров (Калифорния, США) представила
законченную модель квантового компьютера. Эд Мартин, руководитель компании
D-Wavе, говорит, что пока и и деловое и научное сообщество отнеслись к разработке
скептически, так как деловое сообщество хотело бы видеть какие-то практические
примеры обработки информации, а научное хотело бы видеть законченную квантовую
модель на практике. Вместе с тем, в 2008 году D-wave уже планирует построить
работающую машину, которая в теории должна быть в тысячи раз быстрее современных
машин, кроме того, на 2008 год компания уже начинает принимать заказы на
аренду машинного времени со стороны научных, правительственных и деловых
заказчиков. Несмотря на этого, в D-wave говорят, что первый компьютер будет
не в чистом виде квантовым, а скорее гибридным, для работы компьютерных
приложений будут применяться традиционные цифровые процессоры, а квантовый
процессор, работающий с одним кубитом, будет выполнять роль сопроцессора,
необходимого для ускорения вычислений. Модель традиционного процессора,
в D-wave пока не называют. В НАСА говорят, что созданное ими для D-wave
решение использует сверхпроводимые соединения алюминия и ниобия, которые
погружены в охлажденный резервуар с жидким гелием. Данный "сопроцессор"
способен достигать суперкомпьютерных скоростей вычисления, так как его базовые
вычислительные единицы уже одновременно содержат в себе значения 0 и 1,
которые мгновенно разделяют данные значения между всеми другими кубитами.
Стандартные же процессоры в единицу времени могут содержать либо 0, либо
1, причем передача сигнала 0 или 1 во всех направлениях сразу невозможна.
Алан Клейнсассер замечает, что Лаборатория реактивного движения НАСА уже
около 10 лет ведет различные квантовые разработки. Квантовые компьютерные
вычисления на сегодня ограничены двумя существенными факторами, во-первых
для их работы требуются сверхнизкие температуры, а во-вторых требуется новое
поколение матричных оптических сенсоров, которые промышленно на сегодня
не производятся, а существуют лишь в лабораториях в единичных экземплярах.
Квантовый компьютер, который компания D-wave продемонстрировала 13 февраля,
использовал чип, способный работать с 16 кубитами одновременно. К концу
2007 году в D-wave и НАСА планируют создать 32-кубитный чип, к середине
2008 года - 512-кубитный, а к концу 2008 года в D-wave собираются создать
1024-кубитный компьютер. Вместе с тем, даже сами разработчики говорят о
том, что первые образцы полностью квантовых процессоров появятся примерно
через 10 или чуть более лет. Пока же данные квантовые разработки используются
в основном для криптографии в различных финансовых системах. По мнению Мартина
Карити, аналитика компании Technology Business Research, небольшие компании
вроде D-wave вряд ли смогут в одиночку создать полноценные квантовые решения,
но лет через 5-8 они, скорее всего, будут куплены технологическими гигантами
вроде IBM или Intel и вот тогда можно будет ожидать появления принципиально
новые технологий, которые в десятки тысяч раз ускорят мощность компьютеров.