Разработка квантовых компьютеров и их применение в современной науке Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Решетневские чтения

только части сообщения может оказаться большим преимуществом. Это можно достаточно наглядно ощутить, например, если Вы находитесь в гостинице и Вам присылают короткое сообщения с присоединенным 10Мбайт видео клипом.

Эффективная обработка MIME сообщений является значимым преимуществом IMAP над остальными протоколами доступа к почтовому ящику.

Подытожив, можно сказать, что IMAP выигрывает по трем показателям:

- более богатая функциональность для манипулирования почтовым ящиком;

- возможность управлять несколькими почтовыми ящиками, а не одним;

- примитивы для оптимизации производительности online доступа, особенно если дело касается больших MIME сообщений.

K. I. Kuzmichev

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

STANDARDIZED ALGORITHMS OF INFORMATION PROCESSING IN INTERNET MAIL SYSTEMS

The standardized information processing in Internet mail systems is considered, at the usage of various algorithms of access to mail boxes of server systems. The comparative analysis of the operation results of data exchange protocols for mail systems is carried out.

© Ky3bMHneB K. H., 2009

УДК 669.713.7

Е. В. Лабецкая, А. А. Павленко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

РАЗРАБОТКА КВАНТОВЫХ КОМПЬЮТЕРОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ

В настоящее время в современной науке отрабатывается много различных идей и теорий, многие из которых кажутся совершенно фантастическими, но которые открывают со временем новые возможности, недоступные теперь. Одной из таких идей, которые развиваются в настоящее время, является развитие квантового счисления и квантовых компьютеров.

Известный физик, Нобелевский лауреат Ричард Фейман, участник американского атомного проекта и испытаний первой атомной бомбы, в 1982 г. предложил совершенно фантастическую идею - использовать многомировую интерпретацию Эверетта (существование теневых фотонов, то есть фотонов, которые принадлежат другим вселенным. Они не существуют в нашей вселенной, но могут быть обнаружены в потоке фотонов.) для создания вычислительных машин.

Итак, была выдвинута фантастическая идея -создать вычислительную машину, работающую с использованием параллельных вселенных. Однако несмотря на всю фантастичность этой идеи первые образцы квантовых вычислительных машин были созданы и испытаны.

Создание таких машин было бы невозможным без лазера. Он испускает монохромное (одной длины волны), когерентное (одной частоты) излучение. Квантовый компьютер представляет со-

бой соединение обычного компьютера с лазером. По специальной программе обычная электронно-вычислительная машина программирует излучение лазера. Это излучение отражается в системе зеркал, позволяющих проследить буквально за каждым квантом света, и считывается фотоэлементами, результаты обрабатываются в электронно-вычислительной машине. Ученые вскоре перешли от классических опытов с лазером к исследованию управления субатомными частицами [1].

В 1998 г. в Калифорнийском университете Беркли под руководством доктора Айзека Чуанга был создан первый 2-кубитовый квантовый компьютер. Этот компьютер позволял реализовать четыре вычислительных потока.

В феврале 2007 г. канадская компания D-Wave Systems представила первый работающий прототип квантового компьютера Orion. Презентация работающего в Ванкувере компьютера производилась в Силиконовой долине. Компьютер пред-

Информатика и информационно-управляющие системы

ставлял собой 16-кубитовый кремниевый чип, состоящий из кристалла ниобия, помещенного в катушку индуктивности. Работа квантового компьютера основана на измерении магнитных полей и переводу их изменений, вызванных ниобием, в результат счисления. Этот компьютер функционирует при температуре -273,15 °С и охлаждается жидким гелием и позволяет реализовать 65 536 вычислительных потоков [2].

Сейчас все создаваемые модели квантовых компьютеров по своим возможностям мало чем отличаются от современных ЭВМ, но данное направление достаточно быстро развивается, и уже ни у кого не возникает сомнения в том, что квантовые компьютеры смогут решать целые классы задач, которые сейчас являются очень трудными и плохо обрабатываемыми. Квантовые же компьютеры смогут решать их очень быстро. В частности, наиболее перспективной областью, в которую в основном идут средства, является создание квантовой криптографии, т. е. шифров. Перехваченное сообщение, зашифрованное квантовым компьютером, утрачивает свою структуру и становится непонятным для адресата. Поскольку квантовая криптография эксплуатирует природу реальности, а не человеческие изыски, то скрыть факт шпионажа становится просто невозможно. Появление шифрования такого рода поставит окончательную точку в борьбе криптографов за наиболее надежные способы шифрования сообщений. Кроме того, квантовый компьютер способен разложить 250-значное число не за 800-1 000 лет, как современные самые мощные электронно-вычислительные машины, а за 30 мин. С такой машиной спецслужбы могут быстро взломать любой самый сложный шифр [3].

Квантовые компьютеры позволят создать экспертные системы нового поколения. Экспертная система, созданная на основе квантовых компью-

теров, может заменить коллективы самых лучших ученых и инженеров, а также может накапливать с течением времени интеллектуальный потенции-ал. В памяти экспертной системы хранится огромное количество всевозможных технических сведений и алгоритмы принятия решений, созданные тысячами самых лучших специалистов. В экспертную систему вводится запрос, скажем, на конструирование машины с определенными функциями. Экспертная система выполняет разработку и конструирование машины, как если бы это делал большой коллектив высококлассных специалистов, и выдает готовые чертежи, по которым машину можно построить. В разработке учтены наличие материалов и возможности производства.

Создание подобной экспертной системы на основе квантовых компьютеров произведет крупнейший переворот в технике. В разы сократится время разработок новых машин, будет освоен большой спектр разнообразных технических и конструкторских решений, будут преодолены традиции, сковывающие работу специалистов. Страна, которая первой создаст такую экспертную систему, получит уникальный шанс вырваться в лидеры в научно-технической гонке.

Даже самые лучшие коллективы ученых и инженеров высочайшей квалификации будут не в состоянии тягаться с машиной, которая аккумулирует огромный объем информации, алгоритмы мышления тысяч лучших ученых, и при этом в состоянии работать круглые сутки [2].

Библиографический список

1. Лорьер, Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта / Ж.-Л. Лорьер. М. : Мир, 1991.

2. Литвак, Б. Г. Экспертные технологии в управлении / Б. Г. Литвак. М. : Дело, 2004.

E. V. Labetskaya, А. А. Pavlenko Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE DEVELOPMENT OF QUANTUM COMPUTERS AND THEIR APPLICATIONS IN MODERN SCIENCE

At the present time in modern science a lot of different ideas and theories are worked through, many of which seem to be quite fantastic, but over time, they can open new opportunities that are not available now. One of these ideas that are developing at the present is the development of quantum number and quantum computers.

© Лабецкая Е. В., Павленко А. А., 2009