Когда начался бум вокруг квантовых вычислений, физики высказывались об этом бо¬лее чем скептически. Модель кван¬товых вычислений не противоре¬чит законам природы, но это еще не значит, что ее можно реализовать. К примеру, можно вспомнить создание атом¬ного оружия и управляемый термояд.
А если говорить о КК, надо отме¬тить одну очень серьезную пробле¬му. Дело в том, что любая физичес¬кая реализация будет приближен¬ной. Во-первых, мы не сможем сде¬лать прибор, который будет давать нам произвольный вектор фазово¬го пространства. Во-вторых, работа любого устройства подвержена вся¬ческим случайным ошибкам. А уж в квантовой системе - пролетит ка¬кой-нибудь фотон, провзаимодействует с одним из спинов, и все поменяется. Поэтому сразу возник вопрос, можно ли, хотя бы в прин¬ципе, организовать вычисления на ненадежных квантовых элементах, чтобы результат получался со сколь угодно большой достоверностью. Такая задача для обычных компью¬теров решается просто - напри¬мер, за счет введения дополнитель¬ных битов.
В случае КК эта проблема го¬раздо глубже. То место, где воз¬никает новое качество KB по срав¬нению с обычными вычисления¬ми, - это как раз сцепленные состояния - ли¬нейные комбинации базисных век¬торов фазового пространства. У вас есть биты, но они не сами по себе живут в каких-то состояниях - это был бы просто вероят¬ностный компьютер (компьютер, дающий тот или иной ответ с определенной вероятностью), - а они на¬ходятся в некоем смешанном со¬стоянии, причем согласованно-смешанном. Из-за этого в КК нельзя, например, просто взять и скопировать один бит в другой! Обычная интуиция из теории алгоритмов здесь неприменима.
Так что проблема надежности довольно сложна, даже на уровне чистой теории. Те люди, которые активно занимаются KB, активно ее решали и добились успеха: доказано, что, как и в классике, можно делать вычисления на элементах с за¬данной надежностью сколь угод¬но точно. Это реализовано с по¬мощью некоего аналога кодов, ис¬правляющих ошибки.
Что касается технической сто¬роны появляются сообщения, что созда¬ются реальные квантовые систе¬мы с небольшим числом битов - с двумя, скажем. Эксперименталь¬ные, в железе, так сказать.
Так что эксперименты есть, но пока очень далекие от реальнос¬ти. Два бита - это и для класси¬ческого и для квантового компь¬ютера слишком мало! Чтобы мо¬делировать молекулу белка, нуж¬но порядка ста тысяч кубитов. Для ДЛ, чтобы вскрывать шифры, достаточно примерно тысячи кубитов.
Задача эта возникла слишком недавно, и не исключено, что она потребует каких-то фундаменталь¬ных исследований в самой физи¬ке. Поэтому в обозримом будущем ожидать появления квантовых ком¬пьютеров не приходится.
Но можно ожидать распрост¬ранения через не очень долгое время квантовых криптографи¬ческих систем. Квантовая крип¬тография позволяет обмениваться сообщениями так, что враг, если попытается подслушать, сможет разве что разрушить ваше сооб¬щение. То есть оно не дойдет до адресата, но перехватить его в принципе будет нельзя. Подобные системы, кото¬рые уже реализованы, используют све¬товод. Универсальный КК здесь не нужен. Нужно специа¬лизированное квантовое устрой¬ство, способное выполнять только небольшой набор операций, - сво¬его рода квантовый кодек.
Физической системе, реализующей квантовый компьютер, можно предъявить пять требований:
1. Система должна состоять из точно известного числа частиц.
2. Должна быть возможность привести систему в точно известное начальное состояние.
3. Степень изоляции от внешней среды должна быть очень высока.
4. Надо уметь менять состояние системы согласно заданной последовательности унитарных преобразований ее фазового пространства.
5. Необходимо иметь возможность выполнять «сильные измерения» состояния системы (то есть такие, которые переводят ее в одно из чистых состояний).
Из этих пяти задач наиболее трудными считаются третья и четвертая. От того, насколько точно они решаются, зависит точность выполнения операций. Пятая задача тоже весьма неприятна, так как измерить состояние отдельной частицы нелегко.