Квантові комп'ютери представляють собою технологію майбутнього, проте існує один аспект, про який експерти не завжди говорять відкрито (відео)

Квантовим комп'ютерам пророкують цікаві перспективи: від прориву в наукових дослідженнях до злому усталених протоколів шифрування. Розбираємося, у чому насправді хороші та погані такі системи.

Експерти MakeUseOf пояснили, чому квантові комп'ютери не стануть повноцінною заміною звичній електроніці, хоча мають великий потенціал.

Сучасні обчислювальні пристрої, від смартфонів до потужних суперкомп'ютерів, працюють на основі основної одиниці цифрових даних - біта. Цей біт може мати лише два значення: 0 або 1. Усередині процесора мільярди транзисторів постійно змінюють свої стани, перемикаючись між нулями та одиницями, що дозволяє здійснювати точні та послідовні логічні операції.

Квантові комп'ютери працюють зовсім інакше, оскільки їхньою базовою одиницею є квантовий біт (кубіт). Головна відмінність кубіта в тому, що він може існувати в комбінації обох станів одночасно. Ця властивість називається суперпозицією.

Для кращого розуміння цього процесу можна використати аналогію з монетою. Звичайний біт можна порівняти з монетою, що спокійно лежить на столі, показуючи або орла, або решку. Натомість кубіт нагадує монету, яку підкинули і яка обертається в повітрі. Поки вона кружляє, вона є одночасно і орлом, і решкою, охоплюючи всі можливі варіанти. Остаточне значення визначається лише в момент, коли монета приземляється (вимірюється).

Сила квантових комп'ютерів полягає ще в одному важливому аспекті — квантовій заплутаності. Коли кубіти потрапляють у стан заплутаності, їхні стани стають взаємопов'язаними, навіть якщо між ними є фізична відстань. Це дає можливість системі одночасно аналізувати величезну кількість можливих варіантів, забезпечуючи експоненціальний, а не лінійний ріст обчислювальної потужності. Замість того, щоб поетапно перевіряти всі можливі рішення, квантові алгоритми активно маніпулюють ймовірностями: підвищують шанси на правильні результати та відкидають очевидно невірні варіанти.

Однак забезпечувати стабільність таких систем вкрай складно. На відміну від звичайних мікросхем, кубіти створюються з електронів, фотонів або надпровідних ланцюгів, вимагаючи екстремальних умов. Наприклад, надпровідні кубіти працюють у вакуумі за температури, близької до абсолютного нуля (-273°C). Будь-який зовнішній вплив руйнує їхній квантовий стан (процес "декогеренції"), що робить результати обчислень неточними. Саме через проблеми зі стабільністю такі машини поки що залишаються величезними лабораторними установками.

Існує переконання, що квантові комп'ютери можуть стати альтернативою сучасним ПК та ноутбукам, роблячи інтернет, відеоігри та обробку текстів більш ефективними. Однак насправді їхнє застосування є більш специфічним. Вони не здатні виконувати завдання "швидше" в традиційному сенсі; натомість, їхній підхід до розв'язання проблем є інакшим.

Які переваги мають квантові комп'ютери:

Де квантові комп'ютери виявляються неефективними:

Таким чином, квантові та класичні комп'ютери не конкурують. Найімовірніше, вони використовуватимуться паралельно. Що стосується проблеми потенційного злому традиційних протоколів шифрування, вона реальна. Але експерти вже розробляють пост-квантові технології захисту, щоб попередити негативні наслідки впровадження квантових систем.

Раніше було зазначено, що потужна можливість може перетворити смартфон у справжній комп'ютер. Моделі Samsung приховують функцію, яка здатна стати альтернативою ноутбуку. Режим DeX виводить адаптований робочий стіл на зовнішній монітор, дозволяючи користуватися вікнами, мишею та клавіатурою так, як це робиться на звичайному ПК.

Ще у програмі Фокус обговорювали ризики, пов'язані з квантовими комп'ютерами, а також методи захисту від них. Експерти Міжнародного валютного фонду вважають, що незабаром може з'явитися пристрій, здатний знищити всі переваги сучасних криптографічних систем. Тому нам варто терміново зайнятися пошуком ефективних способів захисту від цього потужного "зломщика".