Квантовые вычисления: за и против. Под редакцией В. А. Садовничего.

Архив

Чтобы более зримо представить содержание этой книги, мысленно перенеситесь в XIX век. Вообразите, что Чарльз Бэббидж (Charles Babbage), изобретатель "аналитической машины" (прообраза современного компьютера), пытается рассказать о грандиозных возможностях своего изобретения. В наши дни мы наблюдаем чем-то похожую историю: снова появляются принципиально иные вычислительные устройства, подчиняющиеся законам квантовой механики. Возможностям и принципам реализации таких устройств и посвящены статьи, переводы которых собраны в издании Удмуртского университета.

Во времена Бэббиджа несуществующими механизмами интересовались только безнадежные романтики. Прагматиков интересовали новые заклепки для паровых котлов.

С тех пор прошло немало времени. Наука стала производственной силой хотя бы в том отношении, что есть огромные и толково организованные структуры, которые берутся воплотить в технологию любые потенциально полезные идеи, не противоречащие фундаментальным законам природы. Иногда это удается, иногда - нет. Принято считать, что, даже когда не удается достичь основной цели (как в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу), побочные результаты (совершенствование технологии, повышение профессионального уровня, новые открытия и т. п.) окупают все затраты.

Поэтому не удивляет, что интерес к квантовым вычислениям стал быстро расти после открытия эффективных квантовых алгоритмов для решения вычислительно трудных теоретико-числовых задач факторизации числа и нахождения дискретного логарифма. Эффективные классические алгоритмы решения этих задач неизвестны; более того, на предположении, что таких алгоритмов нет, построены многие современные криптографические системы. Справедливости ради следует отметить, что лет за десять до этого Ричард Фейнман обратил внимание на полезность квантовых вычислительных устройств для моделирования квантовомеханических систем. (Проще говоря, моделирование таких систем необходимо для создания новых материалов и наномеханизмов в той же степени, в какой сопромат необходим для постройки домов и машин.)

Следует отметить, что в целом выбор материала издательству удался. Основные идеи квантового подхода к вычислениям излагаются в статьях С. Браунштейна (S. L. Braunstein) и Д. Ди Винченцо (D. DiVincenzo). В них, в частности, дается краткое описание знаменитого алгоритма быстрой факторизации, за который его автор Питер Шор был удостоен в прошлом году премии Неванлинны. Обсуждению перспектив создания квантовых компьютеров посвящена статья Дж. Прескилла (J.Preskill). В двух статьях Гровера (L.Grover) подробно описан его алгоритм быстрого квантового поиска. О первых экспериментах по физической реализации простейших квантовых вычислений рассказывается в двух статьях А. Чуанга (A. Chuang) с соавторами. Их дополняет статья А. Цайлингера (A. Zeilinger) с соавторами об экспериментальной реализации квантовой телепортации. Остальные работы посвящены более частным вопросам: квантовому хаосу, квантовым играм, квантовым роботам и др.

К сожалению, в сборник не вошли некоторые пионерские работы, в первую очередь, знаменитые статьи Р. Фейнмана (Feynmann R. P. Simulating physics with computers // Int. J. of Theor. Ph., 1982. V. 21. P. 467-488; Feynman R. P. Quantum mechanical computers // Optics News, February 1985. Vol. 11. P. 11.), а также оригинальная работа П. Шора о быстрых квантовых алгоритмах для задач факторизации числа и нахождения дискретного логарифма; в Internet доступна ее дополненная, переработанная и улучшенная версия: Shor P. W. Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer (http://xxx.lanl.gov/quant-ph/9508027).

По-видимому, интенсивность развития квантовых вычислений поставила в цейтнот составителей сборника, следствием чего стало далеко не идеальное качество перевода. Сомнительна и попытка ввести специальную русскую терминологию для квантовых вычислений ("гейт" - для обозначения элементов квантовых схем, которые, в свою очередь, названы "сетями"; оба варианта вряд ли удачны).

В сборнике не нашлось места таким важным темам, как оракульные квантовые вычисления, процедуры исправления ошибок при квантовых вычислениях и др. Будем надеяться, что в дальнейших выпусках серии "Квантовый компьютер и квантовые вычисления" им будет уделено должное внимание.

Книгу можно приобрести в магазинах Москвы или заказать наложенным платежом по e-mail (subscribe@uni.udm.ru), см. также http://web.uni.udm.ru/~rcd.

Укажем еще, что почти все о квантовых вычислениях можно найти на сайте http://xxx.lanl.gov/quant-ph и дублирующем его российском сайте http://xxx.itep.ru/quant-ph. На русском языке есть электронный вариант книги А. Китаева, А. Шеня и М. Вялого "Классические и квантовые вычисления" (www.mccme.ru/free-books).

Михаил Голубев