Страница: 10/11
с ) Перспективы развития квантовых устройств
На сегодня существует несколько идей и предложений, как сделать надежные и легко управляемые квантовые биты.
И. Чанг развивает идею об использовании в качестве кубитов спинов ядер некоторых органических молекул.
Российский исследователь М. В. Фейгельман, работающий в институте теоретической физики им. Ландау РАН, предлагает собирать квантовые регистры из миниатюрных сверхпроводниковых колец. Каждое кольцо выполняет роль кубита, а состояниям 0 и 1 соответствуют направления электрического тока в кольце-по часовой стрелке и против нее.[2] Переключать такие кубиты можно магнитным полем.
В физико-технологическом институте РАН группа под руководством академика К. А. Валиева предложила два варианта размещения кубитов в пролупроводниковых структурах. В первом случае роль кубита выполняет электрон в системе из двух потенциальных ям, создаваемых напряжением, приложенным к мини–электродам на поверхности полупроводника. Состояния 0 и 1 – положение электрона в одной из этих ям. Переключается кубит изменением напряжения на одном из электродов. В другом варианте ядром является ядро атома фосфора, внедренного в определенную точку полупроводника. Состояния 0 и 1 – направления спина ядра вдоль либо против внешнего магнитного поля. Управление ведется с помощью совместного действия магнитных импульсов резонансной частоты и импульсов напряжения. [2]
Таким образом, исследования активно ведутся, и можно предположить, что в самом недалеком будущем – лет через 10 – эффективный квантовый компьютер будет создан.
Заключение
Итак, подведем итоги. На основе анализа существующих научных теорий, приоритетных направлений развития микроэлектроники можно сделать следующие выводы :
1) Дальнейший прогресс компьютерной техники, бесспорно, возможен.
Он будет двигаться в направлении дальнейшей миниатюризации ЭВМ с одновременным увеличением ее быстродействия .
2) Современные полупроводниковые компьютеры скоро исчерпают свой потенциал, и даже при условии перехода к трехмерной архитектуре микросхем их быстродействие будет ограничено значением 1015 операций в секунду.
3) Устройство “компьютеров будущего” будет основано на
применении главным образом передовых отраслей широкого спектра
научных дисциплин (молекулярная электроника, молекулярная
биология, робототехника), а также квантовой механики,органической
химии и др. А для их производства компьютеров будут необходимы
значительные экономические затраты, в несколько десятки раз
превышающие затраты на производство современных “классических”
полупроводниковых компьютеров.
4) Разнообразие существующих на сегодняшний момент научных
разработок в области микроэлектроники, а также обширности
накопленных знаний в области других научных дисциплин (см.выше)
позволяет надеяться на создание “суперкомпьютера” в сроки 100-300
лет.
5) Скорость компьютерных вычислений достигнет значения 1051
операций в секунду.
6) Область применения ЭВМ будет чрезвычайно обширной.
Они будут: a) по мере поступления рыночной информации
автоматически управлять процессами производства
продукции; b) накапливать человеческие знания и обеспечивать
получение необходимой информации в течение нескольких
минут; c) ставить диагнозы в медицине; d) обрабатывать налоговые декларации; e) создавать новые виды продукции; f) регулировать движение всех видов транспорта; g) вести домашнее хозяйство; h) вести диалог с человеком и т.д.
И хотя многие из перечисленных функций могут представляться нам утопическими, все же не следует исключать возможность создания своего рода симбиоза "человек-ЭВМ".
Лишь после того, как компьютер превратится в пылающий огненный шар либо в микроскопическую черную дыру, прогресс вычислительной техники прекратится. Фантастика? Нет, ”еще одно свидетельство тесной связи физики и теории информации” [5]. Конечно, сегодня мы даже не можем себе представить, как достичь этих невероятных пределов. Однако не стоит отчаиваться. Если развитие ЭВМ будет идти теми же темпами, все описанное станет реальностью через каких-нибудь две сотни лет.
Реферат опубликован: 22/11/2008