История вычислительной техники. Казакова И.А. - 185 стр.

                4.7.5. Квантовые компьютеры
      Квантовый компьютер – вычислительное устройство, кото-
рое путем выполнения квантовых алгоритмов использует при ра-
боте квантово-механические эффекты.
      Основоположником теории квантовых вычислений считает-
ся нобелевский лауреат, один из создателей квантовой электро-
динамики Ричард Фейнман из Калифорнийского технологическо-
го института. В 1958 г., моделируя на компьютере квантовые
процессы, он понял, что для решения квантовых задач объем па-
мяти классического компьютера совершенно недостаточен.
      Р. Фейнман высказал мысль о том, что квантовые задачи
должен решать квантовый компьютер: природе задачи должен
соответствовать способ ее решения. И предложил один из вари-
антов квантового компьютера. В 1995 г. американский математик
Шор переложил для квантового компьютера алгоритм вычисле-
ния простых множителей больших чисел, используемый в попу-
лярных системах шифрования RSA. Шор показал, что если клас-
сический компьютер для нахождения множителей числа из 1000
двоичных знаков должен сделать 2 1000 операций, то квантовому
компьютеру для этого понадобится всего 1000 3 операций.
      В основе квантовых вычислений лежит атом – мельчайшая
единица вещества. Квантовые вычисления принципиально отлича-
ются от традиционных, так как на атомном уровне в силу вступают
законы квантовой физики. Один из них – закон суперпозиции:
квант может находиться в двух состояниях одновременно. Обычно
бит может иметь значение либо единицу, либо нуль, а квантовый
бит (qubit) может быть единицей и нулем одновременно.
      Атом – «удобное» хранилище информационных битов: его
электроны могут занимать лишь ограниченное число дискретных
энергетических уровней. Так, атом высокого энергетического
уровня мог бы служить логической единицей, а низкого – логи-
ческим нулем. Очевидным недостатком здесь является неста-
бильность атома, поскольку он легко меняет энергетический уро-
вень в зависимости от внешних условий.
      Переход электрона с нижнего энергетического уровня на
более высокий связан с поглощением кванта электромагнитной
энергии – фотона. При излучении фотона осуществляется обрат-
ный переход.
      Всеми подобными переходами можно управлять, используя
действие электромагнитного поля от атомного или молекулярно-
                             185