Квантовый компьютер

5. Кубиты. Квантовая запутанность. Зацепленность

Квантовые компьютеры принципиально отличаются от традиционных ПК. Привычные нам компьютеры используют для хранения информации биты — поток электрических или оптических импульсов, представляющих значения 1 или 0. В основе же квантовых компьютеров лежат квантовые биты — кубиты. В отличие от обычных битов, для которых возможны только состояния 1 или 0, кубиты могут находиться еще и в суперпозиции — наложении этих состояний.

Чтобы поставить кубиты в состояние суперпозиции, исследователи используют точные лазеры и микроволновые лучи. Еще одно важное свойство кубитов — квантовая запутанность, или зацепленность. При этом явлении два или более объекта находятся в одном квантовом состоянии, и изменение состояния одного кубита мгновенно изменит состояние и другого, даже если их разделяет большое расстояние. Благодаря суперпозиции и квантовой зацепленности группа кубитов может обеспечить существенно большую вычислительную мощность, чем то же количество обычных бинарных битов.

Однако у кубитов есть еще одно свойство, из-за которого квантовые компьютеры значительно больше подвержены ошибкам, чем обычные ПК. Это декогеренция — взаимодействие кубитов с окружающей средой, которое приводит к тому, что они перестают проявлять квантовое поведение. Квантовое состояние кубитов крайне неустойчиво: малейшая вибрация или шум могут привести к тому, что кубиты выйдут из суперпозиции до того, как закончат выполнение вычисления. Сейчас исследователи квантовых технологий работают над тем, чтобы защитить кубиты от внешнего воздействия, — для этого их помещают в суперохлаждаемые холодильники и вакуумные камеры.