К выходу книги Митио Каку «Квантовое превосходство: Революция в вычислениях, которая изменит всё» собрали главные вопросы о квантовых компьютерах и рассказали максимально прозрачно: что это такое, как они работают и зачем нужны?

Что такое квантовый компьютер? 

Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, которое использует различные явления квантовой механики для работы с данными. В отличие от классических компьютеров, которые работают с битами (0 и 1), квантовые компьютеры используют квантовые биты, или кубиты.

Что такое квантовые вычисления?

В чем принцип работы квантового компьютера? Созданием механизма квантовых компьютеров мы обязаны американскому физику Ричарду Фейнману. Он переписал квантовую теорию с точки зрения принципа наименьшего действия. Проще всего представить принцип работы квантового компьютера как лабиринт. Если мы поместим туда обычную мышь, то она будет тщательно проверять множество возможных вариантов пути по этому лабиринту последовательно, один за другим. Это требует много времени. Технология квантового компьютера напоминает «квантовую мышь» в этом лабиринте. Она «одновременно обнюхает все возможные маршруты». Увеличатся скорость и производительность, и именно поэтому мощность квантового компьютера в разы больше.

Ричард Фейнман понял, что на базе принципа кота Шрёдингера можно рассматривать в целом всю квантовую физику. Он ввел понятие, получившее название фейнмановские интегралы по траекториям. Они позволяют вычислять амплитуды вероятности для квантовых систем, используя сумму всех возможных траекторий, по которым система может пройти от начальной точки до конечной. Иными словами, это подсчеты всех «обнюхиваний» нашей квантовой мыши. Существующие квантовые компьютеры работают во многом благодаря фейнмановским интегралам. 

Чем квантовый компьютер отличается от обычного? 

Есть две важных особенности квантовых компьютеров 2024: 

• Принцип суперпозиции. В квантовой механике каждая частица может одновременно находиться во всех возможных состояниях. Это приводит к необходимости учитывать все возможные пути между двумя точками.

• Суммирование по траекториям. Вместо одного классического пути, как в механике Ньютона, в квантовой механике рассматриваются все возможные пути. Каждой траектории соответствует определенная амплитуда вероятности.

Соответственно, квантовые компьютеры просчитывают все возможные варианты одновременно, а не последовательно. Это и отличает их от обычных компьютеров, которые считают последовательно. Хотя квантовые компьютеры обладают огромным потенциалом, они не заменят классические компьютеры полностью, а скорее будут использоваться для решения специфических задач, требующих огромной вычислительной мощности.

Зачем нужен квантовый компьютер?

В книге «Квантовое превосходство: Революция в вычислениях, которая изменит всё» Митио Каку подробно разбирает, какие открытия поможет совершить новый квантовый компьютер. Он — инструмент борьбы со старыми заболеваниями и новыми пандемиями, помогающий также более точно моделировать Вселенную, развивать искусственный интеллект и совершать революции в культуре человеческого питания.