часу дорівнює і 0, і 1, а класичний біт - або 0, або 1. Подібна властивість квантових часток одночасно знаходитися в декількох станах забезпечує паралелізм квантових обчислень, що робить їх в ряді завдань ефективніше використовуваних зараз технологій.
Квантові комп'ютери поки уготована виключно вузька спеціалізація. Однак витіснити свого напівпровідникового побратима у нього все-таки є шанс. Ми можемо розраховувати на широке застосування квантових комп'ютерів у зв'язку з тим, що математики вміють вельми спритно зводити алгоритми одних типів до інших, рівноскладовим. Так що вирішення проблеми штучного інтелекту, новий рівень роботи з графікою і відео, прорив у математичному моделюванні - все це може бути забезпечено появою квантових обчислювальних систем.
Перший практичний успіх з побудови квантового комп'ютера був досягнутий в 1998 р компанією IBM, співробітники якої зуміли створити двухкубітовую машину з молекули хлороформу. Продовжені дослідження дозволили їм оголосити в 2001 р про серйозну вісі на шляху розвитку інформаційних технологій: створений ними семікубітовий квантовий комп'ютер вирішив задачу про факторизації числа 15 за допомогою алгоритму Шора, розклавши його на 3 та 5.
Однак лідерами у створенні квантового комп'ютера варто вважати розробників з групи професора Марка Еріксона з університету шт. Вісконсін в Медісоні: вони оголосили про те, що їм вперше вдалося змоделювати архітектуру квантового комп'ютера на основі кремнієвої технології. Їх обчислювальний пристрій являє собою масив квантових точок в кремниево-германієвих напівпровіднику; в кожній з цих точок локалізована один електрон. В якості кубіта використовується спін електрона. Управління системою здійснюється за допомогою електростатичних «затворів», при «відкриванні» яких електрони туннелируют.
На сьогоднішній день в десятках науково-дослідних центрів по всьому світу ведуться роботи з реалізації квантового комп'ютера на базі органічних молекул і надпровідних кілець, на атомах фосфору, вбудованих в кремнієву пластину, і квантовому ефекті Холла, Джозефсоновских контакті і месбауерівських ядрах. І хоча поки успіхи вражають лише фахівців, віра людей в перемогу і їх цілеспрямованість змушують сподіватися - майбутнє буде виграно нами!
Нанотехнології та молетроніка
Будь-який з відомих нам предметів - всього лише скупчення атомів в просторі. І чи буде це алмаз або жменька попелу, кругляк або чіп комп'ютера, труха або стиглий плід, визначається тільки способом їх упорядкування. Розташування атомів один щодо одного породжує такі поняття, як дешеве і дорогоцінний, звичайне і унікальне, здорове і хворе. Наше вміння впорядковувати атоми лежить в основі будь-якої технології. У процесі розвитку цивілізації люди вчилися управляти все меншими і меншими групами атомів. Ми пройшли довгий шлях від кам'яних наконечників для стріл до процесорів, що вміщується у вушку голки. Але наші технології все ще грубі, і поки ми змушені оперувати великими, погано керованими групами атомів. З цієї причини наші комп'ютери дурні, машини безперервно ламаються, молекули в наших клітинах неминуче приходять в безладдя, що відносить спочатку здоров'я, а потім і життя. Справжній же прорив в еволюції науки відбудеться тільки тоді, коли ми навчимося керувати окремими атомами.
Технології, які працюють на рівні окремих атомів і молекул, називаються нанотехнологіями (нанометр - це 10-9 м, одна мільярдна метра). Батьком цього дуже перспективного напряму вважається все той же Річард Фейнман, який прочитав в 1959 р історичну лекцію «Там, внизу, ще багато місця». У ній він сказав: «Наскільки я бачу, принципи фізики не забороняють маніпулювати окремими атомами ... Поки ми змушені користуватися молекулярними структурами, які пропонує нам природа. Але в принципі фізик міг би синтезувати будь-яку речовину по заданій хімічній формулі ». Технічний рівень того часу, коли були вимовлені ці пророчі слова, примушував сприймати їх як чергову футуристичну казку. Але в 1981 р вчені Г. Бінінг і Г. Рорер з швейцарського відділення IBM створили тунельний мікроскоп, вперше дозволив поглянути на відокремлені молекули й атоми. Однак дослідників чекав ще один приємний сюрприз: виявилося, що їх дітище здатне не тільки «побачити», а й «підчепити» окремий атом і перенести його на інше місце. За минулі з тих пір 20 років нанотехнології стали виробничої реальністю, і вже зараз ми можемо створювати необхідні нам об'єкти, «монтуючи» їх на атомному рівні.
Коли говорять про нанотехнології, мається на увазі кілька досить розрізнених по цілям і планованому часу реалізації наукових напрямів. Одне з них, що працює над якісним переходом традиційної напівпровідникової електроніки з мікро- на наноуровень, добре освітлено в періодичній літературі. Успіхи цих робіт значущі вж...
