Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» N 9 от 06 марта 2007 года

Время от времени появляются совершенно нереалистичные сообщения о решительных прорывах в проблеме квантового компьютера. Например, два года назад за рубежом анонсировался квантовый компьютер на фотонах, который якобы делал квантовое преобразование Фурье на 1024 кубитах. Одного из двух авторов анонса мы пригласили к нам на семинар, уточнили с ним вместе, что можно, а что нельзя называть квантовым компьютером - и недоразумение уладилось. Случай D-Wave похож на этот, но тут еще и мощная рыночная составляющая, которую я не готов обсуждать. По научной же составляющей возникает масса вопросов:

• Где протокол квантового вычисления с пошаговым распределением амплитуд для базисных состояний?

• Какой именно алгоритм реализован?

• Где демонстрация распределения амплитуд для основных вентилей (типа CNOT или Toffoli)? Такая демонстрация должна предоставляться при любой схеме квантового компьютера, в том числе и для адиабатических вычислений, которые анонсировали авторы.

• Где сравнение с идеальной моделью квантового вычисления? Ведь для 16 кубитов симуляцию на обычном компьютере можно провести элементарно, у нас на кафедре есть парочка таких симуляторов.

• Где детальное описание архитектуры компьютера? Основные элементы - кольца из алюминия и ниобия хорошо известны, но по схеме устройства непонятно, как организуется хранение запутанных состояний.

Ни на один из этих вопросов мы не получили ответа. Далее, специалистов по сверхпроводимости удивляет, что устройство так быстро переключается с задачи на задачу - системы управления сверхпроводящими элементами вряд ли могут такое обеспечить. Непонятно, почему доступ к устройству только дистанционный; непонятно, почему в планах по наращиванию числа кубитов только степени двойки: 16, 512, потом 1024 (а такое мы уже проходили). К сожалению, все это очень мешает всерьез относиться к разработке D-Wave. А серьезные разработки на таких технологиях существуют. Например, в группе Юрия Пашкина из NEC уже два года назад было создано устройство из двух кубитов на сверхпроводящих элементах. Об этом Пашкин докладывал на нашей конференции, и там все эти пять пунктов были детально разобраны, было и много другой информации, так как дело это сложное. Не сомневаюсь, что КК на трех кубитах появится очень скоро - все запутанные состояния для них уже получены экспериментально. Дальше будет труднее. О масштабируемости (присоединяем новое сверхпроводящее кольцо - и готов еще один кубит) - забудьте.

КК - это не ноутбук, и даже не Cray. Создание масштабируемого полнофункционального КК на 100 (сто) кубитов будет событием в естествознании, перед которым померкнет квантовая физика как таковая. Я лично думаю, что этого не произойдет никогда - в силу фундаментальных ограничений. А вот что будет сделано почти наверняка - ограниченный квантовый процессор. Это квантовое устройство, организующее запутанные состояния кубитов (просто запутать несколько десятков - уже сейчас не проблема), которые можно использовать для помощи классическим компьютерам (например, при моделировании молекул). Такая цель реальна. Но она достижима только на пути серьезных исследований с возможностью полного контроля и воспроизведения результатов.

Юрий Ожигов

«КТ» уже столько писала об этом удивительном предмете (впервые еще в 1997 году в номере 224, без малого десять лет назад, а в новостях КК теперь мелькает почти на каждой неделе) что и читатели, и авторы уже выработали у себя в голове некое рабочее представление о квантовом компьютере: там внутри совокупность частиц (кубитов), находящаяся в едином, «запутанном» квантовом состоянии, и эту совокупность постепенно подкручивают в абстрактном квантовом пространстве, то один кубит, то другой, до тех пор, пока она не займет там нужное положение - и тогда все это измеряют, и получают ответ. Чудо в том, что есть задачи, требующие запредельного счета на обычном компьютере, но решаемые (теоретически) очень быстро на КК. Не потому, что КК перемалывает те же биты быстрее, чем просто К. А за счет того, что квантовая система способна каким-то образом одновременно проживать все возможные варианты своего развития - и среди них можно (с хорошей вероятностью) выбрать тот, что кодирует решение требуемой задачи.