Первый квантовый компьютер: подробности

Orion способен проводить одновременно 64 тыс. операций. Основной частью любого квантового компьютера является квантовый регистр, являющийся совокупностью некоторого числа кубитов - квантовых единиц информации. Кубит, в отличие от обычного бита, который может принимать значение 0 или 1, может одновременно находиться в разных квантовых состояниях, представляющих суперпозицию 0 и 1.

До ввода информации в компьютер все кубиты регистра должны быть приведены в основные базисные состояния (т.н. операция инициализации). Далее каждый кубит подвергается селективному воздействию (импульсами внешнего электромагнитного поля или иным путем), и весь регистр переходит в суперпозицию базисных состояний.

У Orion регистр состоит всего из 16 кубит. Затем информация обрабатывается квантовым процессором, выполняющим последовательность квантовых логических операций. Результатом преобразования информации на выходе компьютера является новая суперпозиция состояний, которую можно далее преобразовать к виду, пригодному для дальнейшего использования.

Для аппаратной реализации идеи квантовых вычислений, впервые высказанной американским физиком Ричардом Фейнманом и сформулированной в нынешнем виде российским математиком Юрием Маниным, необходимо было решить ряд важных проблем - выбрать способ реализации кубитов, определить физический механизм взаимодействия между кубитами и найти способ селективного управления кубитами и измерения их квантового состояния на выходе cистемы.

D-Wave Systems cмогла решить эти проблемы, хотя из материалов пресс-релиза и другой информации на сайте компании можно уяснить лишь выбор способа реализации кубитов, для которого использовались сверхпроводящие материалы на основе ниобия. О процессоре известно лишь то, что это новый тип аналогового процессора с масштабируемой архитектурой и что он основан на квантово-механических принципах.

Компания, правда, обещает в скором времени представить на своем сайте самую подробную информацию о своем квантовом компьютере. Сделано это будет, видимо, после того, как выйдет в свет направленная в авторитетный научный журнал статья. Нынешняя презентация, судя по всему, понадобилась компании для утверждения собственного приоритета в области квантовых вычислений.

В ходе презентации были продемонстрированы возможности дистанционного управления компьютером, который находился в Британской Колумбии (провинция Канады), а оператор - в штате Калифорния (США).

Квантовый компьютер успешно справился с тремя предложенными ему задачами - поиск молекулярной структуры, соответствующей конкретной молекуле-мишени, составление сложного плана размещения гостей за столом и решение головоломки Судоку.

D-Wave Systems заявила, что квантовый компьютер не будет конкурентом нынешним, скорее, он предназначен для решения задач с огромным количеством исходной информации и большим числом переменных. Такие задачи характерны для систем криптографии и безопасной передачи данных, биологии и медицины, моделирования квантовых систем, оптимизации различных процессов.