0:00:00.195,0:00:03.313
На протяжении большей части нашей истории,[br]человеческие технологии состояли из

0:00:03.313,0:00:06.051
наших мозгов, огня и острых палок.

0:00:06.631,0:00:10.102
Огонь и острые палки превратились в[br]электростанции и ядерное оружие,

0:00:10.102,0:00:12.692
но самые большие изменения[br]претерпели наши мозги.

0:00:13.132,0:00:17.619
С 1960-х годов наши машинные мозги[br]становились всё лучше и лучше,

0:00:17.619,0:00:21.794
позволяя компьютерам уменьшаться[br]и одновременно становиться сильнее.

0:00:22.524,0:00:25.444
Но скоро этот процесс достигнет[br]своего физического предела.

0:00:25.834,0:00:28.721
Размеры компьютеров приближаются[br]к размерам атомов.

0:00:29.391,0:00:32.689
Чтобы понять, почему это плохо,[br]нужно разобраться в основах.

0:00:39.666,0:00:43.903
Компьютер состоит из очень простых[br]компонентов, делающих простые вещи и

0:00:43.903,0:00:48.474
представляющих данные, способы их[br]обработки и управляющие механизмы.

0:00:49.064,0:00:50.678
Компьютерные чипы сосотят из модулей,

0:00:50.678,0:00:53.906
состоящих из логических вентилей,[br]состоящих из транзисторов.

0:00:54.556,0:00:58.459
Транзистор — самое простое[br]устройство обработки данных,

0:00:58.459,0:01:01.555
по сути, переключатель, который[br]может закрыть или открыть

0:01:01.555,0:01:03.479
путь для информации.

0:01:03.939,0:01:08.463
Информация состоит из битов, которые могут[br]равняться нулю или единице.

0:01:09.073,0:01:12.982
Комбинации битов используются для[br]представления более сложной информации.

0:01:13.502,0:01:18.025
Транзисторы образуют логические вентили,[br]который тоже довольно просты.

0:01:18.025,0:01:22.888
Например, вентиль И подаёт на выход[br]единицу, если на все входы подана единица,

0:01:22.888,0:01:25.104
и нуль иначе.

0:01:25.664,0:01:28.982
Комбинации логических вентилей наконец-то[br]образуют осмысленные модули,

0:01:28.982,0:01:31.066
скажем, для сложения чисел.

0:01:31.446,0:01:35.134
Научившись складывать, мы сможем[br]также и умножать, а научившись умножать,

0:01:35.134,0:01:36.851
мы можем делать всё, что угодно.

0:01:37.481,0:01:41.038
Поскольку все основные операции проще,[br]чем математика в первом классе,

0:01:41.038,0:01:43.729
компьютер можно представить[br]как группу семилетних детей,

0:01:43.729,0:01:46.038
отвечающих на простые[br]математические вопросы.

0:01:46.578,0:01:48.717
Достаточно большая группа детей может[br]посчитать всё, что угодно,

0:01:48.717,0:01:50.717
от астрофизики до Зельды.

0:01:51.277,0:01:53.617
Но детали становятся всё меньше и меньше,

0:01:53.617,0:01:56.049
и всё усложняет квантовая физика.

0:01:56.649,0:01:59.805
По сути, транзистор — это[br]электрический переключатель.

0:02:00.105,0:02:03.111
Электричество — это электроны,[br]перемещающиеся из одного места в другое,

0:02:03.111,0:02:07.818
так что переключатель — это проход,[br]который может останавливать электроны.

0:02:08.408,0:02:11.678
Сегодня транзисторы имеют[br]размер около 14 нм,

0:02:11.678,0:02:15.481
что примерно в 8 раз меньше[br]диаметра вируса ВИЧ

0:02:15.481,0:02:18.451
и в 500 раз меньше эритроцита.

0:02:18.931,0:02:22.497
Когда транзисторы станут размером[br]лишь с несколько атомов,

0:02:22.497,0:02:25.929
электроны смогут просто перепрыгнуть на[br]другую сторону закрытого прохода

0:02:25.929,0:02:28.173
с помощью процесса, называемого[br]квантовым туннелированием.

0:02:28.643,0:02:31.649
В квантовом мире физика[br]работает иначе, чем

0:02:31.649,0:02:33.358
в привычном нам предсказуемом мире,

0:02:33.358,0:02:36.561
а традиционные компьютеры[br]перестают работать.

0:02:37.071,0:02:40.935
Мы приближаемся к физическому препятствию[br]на пути технологического прогресса.

0:02:41.655,0:02:44.001
Чтобы решить эту задачу, учёные пытаются

0:02:44.001,0:02:47.016
обратить эти необычные квантовые[br]явления в свою пользу,

0:02:47.016,0:02:49.052
для чего они строят квантовые компьютеры.

0:02:49.664,0:02:53.141
В обычных компьютерах, наименьшая[br]единица информации — бит.

0:02:53.611,0:02:55.487
В квантовых компьютерах[br]используются кубиты,

0:02:55.487,0:02:57.787
которые тоже могут принимать[br]одно из двух значений.

0:02:58.287,0:03:00.613
Кубит может быть любой[br]двухуровненной квантовой системой,

0:03:00.613,0:03:04.290
такой как спин в магнитном[br]поле или один фотон.

0:03:04.580,0:03:07.518
Нуль и единица — возможные[br]состояния такой системы,

0:03:07.518,0:03:10.678
например, горизонтальная или[br]вертикальная поляризация фотона.

0:03:11.148,0:03:14.524
В квантовом мире кубит не обязан[br]быть только в одном состоянии;

0:03:14.524,0:03:17.656
он может одновременно быть в любом[br]соотношении обоих состояний.

0:03:17.896,0:03:19.905
Это называется суперопизиция.

0:03:20.355,0:03:24.270
Но как только вы проверите его состояние,[br]скажем, пропустив фотон через фильтр,

0:03:24.270,0:03:28.664
он должен определиться с вертикальной[br]или горизонтальной поляризацией.

0:03:29.234,0:03:33.722
Так что если за ним не наблюдать,[br]кубит находится в суперпозиции

0:03:33.722,0:03:36.953
вероятностей нуля и единицы,[br]и нельзя узнать, чем он окажется.

0:03:37.623,0:03:41.690
Но как только его измерят, он схлапывается[br]в одно из определённых состояний.

0:03:42.380,0:03:44.537
Суперпозиция меняет всё.

0:03:45.267,0:03:48.233
Четыре классических бита[br]имеют 2 в 4-й степени

0:03:48.233,0:03:50.040
возможных конфигураций.

0:03:50.422,0:03:54.400
Всего 16, из которых можно[br]выбрать лишь одну.

0:03:54.960,0:03:57.016
Однако четыре кубита в суперпозиции

0:03:57.016,0:04:00.202
могут одновременно быть[br]во всех 16 комбинациях!

0:04:00.875,0:04:04.020
Это количество растёт экспоненциально[br]с количеством кубитов.

0:04:04.530,0:04:08.110
Уже 20 кубитов могут хранить[br]миллион значений одновременно.

0:04:08.780,0:04:11.680
Очень странное и контринтуитивное[br]свойство кубитов —

0:04:11.680,0:04:15.147
запутанность, тесная связь,[br]при которой каждый кубит

0:04:15.147,0:04:17.968
мгновенно реагирует на изменение[br]состояния другого кубита,

0:04:17.968,0:04:20.084
как бы далеко они ни находились.

0:04:20.564,0:04:23.254
Это значит, что, если измерять[br]лишь один запутанный кубит,

0:04:23.254,0:04:27.562
можно узнать о свойствах[br]другого, не глядя на него.

0:04:27.942,0:04:30.718
Манипуляция кубитов также всё усложняет.

0:04:31.118,0:04:34.010
Обычный логический вентиль[br]принимает простой набор вводов

0:04:34.010,0:04:36.133
и производит один определённый вывод.

0:04:36.654,0:04:39.863
Квантовый вентиль манипулирует[br]ввод из суперпозиций,

0:04:39.863,0:04:44.780
меняет вероятности и выдаёт[br]в результате другую суперпозицию.

0:04:45.430,0:04:49.965
Так что квантовый компьютер создаёт[br]кубиты, с помощью квантовых вентилей

0:04:49.965,0:04:53.171
запутывает их и меняет вероятности,[br]затем измеряет результат, тем самым

0:04:53.171,0:04:57.501
схлапывая суперпозиции в конкретные[br]последовательности нулей и единиц.

0:04:57.991,0:05:00.996
Это значит, что вы проделываете[br]все вычисления,

0:05:00.996,0:05:04.138
возмодные в вашей системе, одновременно.

0:05:04.728,0:05:06.895
В конце вы сможете измерить[br]только один результат,

0:05:06.895,0:05:09.466
и он лишь с какой-то вероятностью[br]окажется тем, который вам нужен,

0:05:09.466,0:05:11.697
так что вам может быть[br]нужно его перепроверить.

0:05:12.717,0:05:15.886
Но если хитрым образом использовать[br]суперпозицию и запутанность,

0:05:15.886,0:05:17.888
вычисление можно сделать[br]экспоненциально более эффективным,

0:05:17.888,0:05:20.427
чем на обычном компьютере.

0:05:21.747,0:05:25.463
Так что даже если квантовые компьютеры[br]и не заменят домашние,

0:05:25.463,0:05:28.201
в некоторых областях они[br]их значительно превосходят.

0:05:28.771,0:05:30.457
Одна из таких областей —[br]поиск в базах данных.

0:05:30.817,0:05:32.264
Чтобы найти что-либо в базе данных,

0:05:32.264,0:05:35.479
обычному компьютеру придётся[br]перебирать все записи.

0:05:36.019,0:05:38.812
Квантовому алгоритму понядобится лишь[br]квадратный корень из этого времени,

0:05:38.812,0:05:41.934
что для крупных баз данных существенно.

0:05:42.761,0:05:46.595
Самое знаменитое применение квантовых[br]компьютеров — уничтожение IT-безопасности.

0:05:47.235,0:05:49.746
В настоящее время ваше посещение[br]интернета, email и онлайн-банков

0:05:49.746,0:05:53.193
защищается системой шифрования, при[br]которой вы раздаёте всем

0:05:53.193,0:05:55.003
свой открытый ключ,[br]позволяющий шифровать сообщения,

0:05:55.003,0:05:56.587
которые сможете расшифровать только вы.

0:05:57.057,0:05:59.889
Проблема в том, что по открытому[br]ключу, оказывается, можно

0:05:59.889,0:06:02.014
вычислить ваш секретный ключ.

0:06:02.544,0:06:05.520
К счастью, необходимые для этого[br]вычисления на обычном компьютере

0:06:05.520,0:06:07.690
занимают годы проб и ошибок.

0:06:08.110,0:06:10.520
Но квантовый компьютер

0:06:10.520,0:06:11.906
сделает это с лёгкостью.

0:06:12.636,0:06:15.345
Ещё одно замечательное применение[br]квантовых компьютеров — симуляции.

0:06:15.795,0:06:18.897
Симуляции квантового мира[br]требуют много ресурсов,

0:06:18.897,0:06:22.062
и даже для более крупных[br]структур, вроде молекул,

0:06:22.062,0:06:23.954
симуляции получаются неточными.

0:06:24.504,0:06:28.254
Так почему бы не симулировать квантовую[br]физику с помощью квантовой физики?

0:06:29.004,0:06:31.888
Квантовые симуляции могут открыть[br]много нового про белки,

0:06:31.888,0:06:33.783
что сильно поможет медицине.

0:06:34.403,0:06:36.878
Пока что мы не знаем,[br]станут ли квантовые компьютеры

0:06:36.878,0:06:40.680
всего лишь специализированным средством[br]или огромной технологической революцией.

0:06:41.090,0:06:43.733
Мы не знаем, где предел технологий;

0:06:43.733,0:06:45.863
есть только один способ узнать!

0:06:47.563,0:06:50.625
Это видео создано при поддержке[br]Академии наук Австралии,

0:06:50.625,0:06:53.525
поощряющей и поддерживающей[br]отличие в науке.

0:06:54.425,0:06:56.595
Узнайте больше об этой теме[br]и других вроде неё

0:06:56.595,0:06:58.567
на сайте .

0:06:58.911,0:07:01.917
С ними было замечательно работать,[br]так что загляните на их сайт!

0:07:02.387,0:07:06.070
Наши видео также созданы[br]при вашей поддержке на Patreon.com.

0:07:06.630,0:07:10.796
Если вы хотите нас поддержать и[br]вступить в армию птичек Kurzgesagt,

0:07:10.796,0:07:12.361
загляните на нашу страницу Patreon!