Арам Гарегинян, Sputnik Армения
Квантовые компьютеры могут работать на порядок быстрее обычных (их серийных моделей пока еще нет, но на опытных образцах это очевидно), но требуют сложных алгоритмов, учитывающих принципы квантовой механики. Упростить их, снизив вычислительную нагрузку на компьютеры, – вот задача, которую поставила себе одна из лабораторий Национальной лаборатории им. Алиханяна (известной и под старым названием – Ереванский институт физики), во главе со старшим научным сотрудником, кандидатом физико-математических наук Арменом Аллахвердяном.
Как вообще работает квантовый компьютер
Единицы памяти у квантовых компьютеров устроены принципиально иначе. В обычных компьютерах операции осуществляются при помощи миллиардов транзисторов, которые передают информацию по двоичному коду (всем известные 0 и 1). В квантовых компьютерах все не так. Как известно, квантовая частица может находиться одновременно в нескольких состояниях (в квантовой механике это явление называют суперпозиция, и объяснить его на обычном языке крайне сложно). Свойствами квантовых частиц решили воспользоваться для создания компьютеров. Если частица может находиться не в одном, а в разных состояниях, она сможет перерабатывать намного больше информации, чем обычный транзистор.
Но здесь встает другая задача – по каким алгоритмам должны работать такие компьютеры? В классических компьютерах транзистор ведет себя просто и предсказуемо: если через него проходит электронный сигнал – транзистор выражает единицу, если не проходит – выражает ноль. А кубиты ведут себя по законам квантовой физики, к которым нужно приспособить компьютерные алгоритмы.
Как упростить алгоритм
Поиск данных в квантовых компьютерах ведется на основе алгоритма Гровера, который учитывает принципы суперпозиции (о которой мы говорили) и запутанности (при которой состояние двух частиц зависит друг от друга, как бы далеко друг от друга они ни находились).
"Умный" армянский бизнес? Специалисты по энергоэффективности никому в стране не нужны>>
Задача Аллахвердяна и его коллег – перенести принципы классических алгоритмов на квантовые, при этом не используя принципы квантовой механики (поскольку его изыскания пока нигде не опубликованы, принцип его исследований мы подробнее представим в дальнейшем.
Благодаря этому расчеты могут упроститься на порядок: говоря математическим языком, его полиномиальный порядок снизится, в идеале – с кратных величин N до логарифма N (где N - длина входных данных вычисления).
"Мы хотим испытать наши алгоритмы на квантовых компьютерах новой технологии (на сверхпроводниках), которые уже появляться в мировых исследовательских центрах", — отмечает Аллахвердян.
Так или иначе, для алгоритмов квантовых компьютеров не отменяемы законы квантовой физики, и любые алгоритмы нужно будет адаптировать к конкретным квантовым системам (даже от того, из какого вещества берутся квантовые частицы, зависит степень точности их измерения, с учетом принципа неопределенности Гейзенберга).
Над этим комплексом задач и работают ученые, в сотрудничестве с коллегами из Греции.
