петък, 13 февруари 2015 г.

КВАНТОВИ КОМПЮТРИ

В основата си съдбата на квантовата телепортация е тясно свързана с разработването на квантови компютри. II две­те използват една и съща квантова физика и една и съща технология, затова е налице интензивно кръстосано свърване с идеите между тези научни области. Един ден квантовите компютри могат да заменят познатия дигитален компютър. Всъщност бъдещето на световната икономика ще зависи от подобни компютри, затова е налице  огромен      търговски интерес към тези технологии. След време Силициевата (наричана Силиконова, сякаш става въпрос за цици) долина може да се превърне в нещо ненужно, тъй като ще бъде заменена от нови технологии, които ще възникнат въз основа на квантовите изчисления.
Обикновените компютри правят изчисленията си въз ос­нова на странна система от нули и единици, наречена бито­ве. Но квантовите компютри са много по-мощни. Те могат да правят изчисления въз основа на кубитове (квантови би­тове), които приемат стойности между нула и единица. Пред­ставете си атом, поставен в магнитно поле. Той се върти ка­то връх, затова оста на спина му може да бъде насочена би­ло нагоре, било надолу. Здравият разум ни подсказва, че спинът на атома може да бъде насочен или нагоре, или на­долу, но не и в двете посоки по едно и също време. Но в стран­ния свят на кванта атомът се описва като сумата от две със­тояния - сборът от един атом, който се върти нагоре, и един атом, който се върти надолу. В ниския свят на кванта всеки обект се описва от сумата на всички възможни състояния. (Ако големи обекти като котки биват описани по този кван­тов начин, това означава, че трябва да добавите вълновата функция на една жива котка към тази на една мъртва кот­ка, така че котката не е нито мъртва, нито жива.)
Представете си редица от атоми, подредени в права линия в магнитно поле, като спинът им е подравнен по един начин. Ако лазерен лъч бъде насочен към тази редица от ато­ми, той ще отскочи от тях, первайки оста на спина на някои от атомите. Чрез измерването на разликата между идващия и заминаващия си лазерен лъч извършваме сложно кванто­во „изчисление“, включващо перването на много спинове.
Квантовите компютри са все още в пелени. Световният рекорд за квантово изчисление е 3 х 5 = 15. Едва ли това е изчислението, което ще измести днешните суперкомпютри. Квантовата телепортация и квантовите компютри прите­жават един и същ недостатък - поддържането на кохерентност в големи сбирки от атоми. Ако този проблем бъде решен, това ще е огромен пробив и в двете области.

ЦРУ и други секретни организации проявяват силен ин­терес към квантовите компютри. Много от секретните ко­дове в света зависят от „шифър“, който е много голямо цяло число, и от способността на човека да го разложи на множители, изразени с прости числа. Ако „шифърът“ е произведе­нието от две числа, като всяко от тях се изразява със сто цифри, то тогава на дигиталния компютър ще му трябват повече от сто години, за да бъдат открити тези два множите ля без предварителна подготовка. Подобен шифър в осно­вата си е неразбиваем днес.
През 1994 г. Питър Шор от Лабораториите „Бел“ дока­зал, че разлагането на множители на големи числа е детска игра за един квантов компютър. Откритието веднага събу­ди интереса на интелектуалната общност. По принцип един квантов компютър може да разбие всички кодове в света, довеждайки до пълен безпорядък сигурността на днешните компютърни системи. Първата страна, способна да изгра­ди такава система, ще бъде в състояние да разкрие най-го­лемите тайни на другите нации и организации.
Някои учени са изказвали хипотезата, че в бъдеще све­товната икономика ще зависи от квантовите компютри. Очаква се основаните на силиция дигитални компютри да достигнат своите физически предели от гледна точка на по­вишаването на мощността им някъде към 2020 година. Ако технологията продължи да осъществява напредък, ще се окаже необходимо създаването на едно ново, по-мощяо се­мейство компютри. Други учени проучват възможността да бъде възпроизведена мощта на човешкия мозък посредс­твом квантовите компютри.
Така че залозите са много високи. Ако успеем да решим проблема с кохерентността, не само ще бъдем в състояние да се справим с предизвикателството, което ни отправя те- лепортацията, но ще можем и да разработваме технолопш от всякакъв вид посредством квантови компютри.
Кохерентността е изключител­но трудна за поддържане в лабораторни условия. Най-мал­ката вибрация би могла да разстрои кохерентността на два­та атома и да прекрати изчислението. Днес е много трудно да се поддържа кохерентност в повече от няколко атома. Атомите, които първоначално са във фаза, започват да из­падат в декохерентност в рамките на период от няколко нано секунди до секунда в най-добрия случай. Телепортацията   трябва да бъде извършена много бързо, преди атомите да започнат да излизат от състояние на кохерентност, като по този начин се поставя още едно ограничение пред квантово­то изчисление и телепортацията.
Въпреки предизвикателствата Дейвид Дойч от Оксфордс­кия университет смята, че тези проблеми могат да бъдат пре­одолени: „С малко късмет и с помощта на неотдавнашните теоретични разработки, (един квантов компютър) може да бъде създаден за много по-малко от 50 години... Това би бил съвсем нов начин за овладяване мощта на природата.“
За да конструираме полезен квантов компютър, ще тряб­ва да разполагаме с количество, вариращо между стотици и милиони атоми, вибриращи в унисон - постижение, което надминава много нашите възможности днес. Телепортира- нето на Дейвид ще бъде невероятно трудно. Трябва да създадем квантово вплитане с близнак на Дейвид. Дори с помощта на нано технологията и модернизираните компютри е трудно да си представим как това би могло да бъде постигнато.
Телепортацията съществува на атомно равнище и в крайна сметка може би ще можем да телепортираме сложни и дори органични молекули в рамките на следващите няколко десетилетия. Но телепортирането на макроскопичен обект ще трябва да почака от няколко десетилетия до няколко века или дори по-дълго време, ако това, разбира се, изобщо е възможно. Следователно телепортирането на сложни молекули, дори на вирус или на жива клетка, може да бъде окачествено като спадащо към Клас I на не­възможните неща.  постижение, което трябва да стане въз­можно в рамките на този век. Но за телепортирането на човешко същество, макар и това да е допустимо по закони­те на физиката, може да се окажат необходими столетия след този период. По тази причина ще окачествя послед­ния вид телепортация като спадащ към Клас II на невъз­можните неща.

НИКОЛАЙ НИКОЛОВ

Няма коментари:

Публикуване на коментар