Քվանտային համակարգիչները կարող են աշխատել շատ ավելի արագ, քան սովորականները (դրանց սերիական մոդելներ առայժմ չկան, բայց փորձնական նմուշների վրա դա արդեն իսկ ակնհայտ է), բայց բարդ ալգորիթմներ են պահանջում, որոնք պետք է հաշվի առնեն քվանտային մեխանիկայի սկզբունքները։ Պարզեցնել դրանք՝ նվազեցնելով համակարգիչների ծանրաբեռնվածությունը․ այսպիսի խնդիր է իր առջև դրել Ալիխանյանի անվան Ազգային լաբորատորիայի (Երևանի ֆիզիկայի ինստիտուտ) բաժիններից մեկը՝ ավագ գիտաշխատող, ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների թեկնածու Արմեն Ալլահվերդյանի գլխավորությամբ։
Ինչպե՞ս է աշխատում քվանտային համակարգիչը
Քվանտային համակարգիչների հիշողության միավորները սկզբունքորեն այլ կերպ են աշխատում։ Սովորական համակարգիչներում գործողությունները կատարվում են միլիարդավոր տրանզիստորների օգնությամբ, որոնք ինֆորմացիա են փոխանցում երկակի կոդով (բոլորին հայտնի 0-ներն ու 1-երը)։
Քվանտային համակարգիչներում ամեն ինչ այլ կերպ է աշխատում։ Ինչպես հայտնի է` քվանտային մասնիկը կարող է միաժամանակ մի քանի վիճակում գտնվել (քվանտային մեխանիկայում այս երևույթն անվանում են սուպերպոզիցիա, սովորական լեզվով այն բացատրելը շատ դժվար է)։ Քվանտային մասնիկների հատկությունները որոշել են օգտագործել համակարգիչների ստեղծման համար։ Եթե մասնիկը կարող է գտնվել ոչ թե մեկ, այլ մի քանի տարբեր վիճակներում, դրանով իսկ այն կկարողանա շատ ավելի մեծ քանակությամբ ինֆորմացիա հաղորդել, քան սովորական տրանզիստորը։
Բայց այստեղ հարց է ծագում` ի՞նչ ալգորիթմներով պետք է աշխատեն նման համակարգիչները։ Դասական համակարգիչներում տրանզիստորն իրեն պարզ և կանխատեսելի է պահում․ եթե դրա միջով էլեկտրոնային ազդակ է անցնում, տրանիզստորը 1 է արտահայտում, եթե չի անցնում՝ զրո։ Իսկ քյուբիթները (qubit՝ քվանտային բիթ) իրենց քվանտային ֆիզիկայի օրենքներով են պահում, և համակարգչային ալգորիթմները պետք է հարմարեցնել այդ օրենքներին։
Մեխով հնարք՝ 200 դոլարի դիմաց, կամ ֆիզիկա սովորեք. հայկական հայթեք-բիզնեսի ծրագրերը
Ինչպես պարզեցնել ալգորիթմը
Քվանտային համակարգիչներում տվյալների որոնումն իրականացվում է Գրովերի ալգորիթմի հիման վրա, որը հաշվի է առնում սուպերպոզիցիայի սկզբունքները (որի մասին խոսեցինք վերևում) և խճճվածության սկզբունքները (որի դեպքում երկու մասնիկների վիճակները կախված են միմյանցից՝ անկախ նրանից, թե որքան հեռու են մասնիկներն իրարից)։
Ալլահվերդյանի և նրա գործընկերների խնդիրը դասական ալգորիթմների սկզբունքները քվանտային ալգորիթմի վրա տեղափոխելն է՝ առանց քվանտային մեխանիկայի սկզբունքներն օգտագործելու (քանի որ ուսումնասիրությունները դեռ ոչ մի տեղ չեն հրապարակվել, նրա հետազոտության սկզբունքը մենք ավելի մանրամասն կներկայացնենք հետագայում)։ Դրա շնորհիվ հաշվարկները կարող են զգալիորեն ավելի պարզ դառնալ։ Մաթեմատիկական լեզվով ասած՝ բազմանդամի կարգը կարող է նվազել N-ի բազմակի աստիճանից մինչև N-ի լոգարիթմ, որտեղ N-ը հաշվարկման մուտքային տվյալների երկարությունն է)։
«Մենք ուզում ենք մեր ալգորիթմները փորձարկել նոր տեխնոլոգիայի քվանտային համակարգիչների վրա (գերհաղորդիչներով աշխատող), որոնք արդեն սկսել են հայտնվել համաշխարհային հետազոտական կենտրոններում»,-նշում է Ալլահվերդյանը։
«Ռազմարդյունաբերության ոլորտում չկան լուրջ մասնագետներ». ի՞նչ է առաջարկում ֆիզիկոսը
Այսպես թե այնպես՝ քվանտային համակարգիչների ալգորիթմների համար քվանտային ֆիզիկայի օրենքները չեղարկելի չեն, և ցանկացած ալգորիթմ պետք կլինի հարմարեցնել կոնկրետ քվանտային համակարգերի (քվանտային մասնիկների չափման ճշգրտությունը կախված է անգամ նրանից, թե ինչ նյութից են այդ մասնիկները` հաշվի առնելով Հայզենբերգի անորոշությունների սկզբունքը)։
Խնդիրների հենց այս համալիրի վրա են աշխատում մեր գիտնականները՝ Հունաստանի գործընկերների հետ համագործակցելով։
