Чем квантовый компьютер отличается от обычного. Квантовый процессор: описание, принцип работы. Инвестиции в будущее

В различных научных источниках данный институт именуется по-разному: (конституционные) основы правового статуса (положения) личности; конституционно-правовой (или государственно-правовой) статус личности (человека и гражданина). Одни авторы отождествляют эти понятия, другие проводят различия между ними. Следует отметить, что различия в терминах «конституционно-правовой» и «государственно-правовой» предопределены имевшими место в отечественной конституционно-правовой науке дискуссиями по проблемам предмета и наименования данной отрасли права (государственное право или конституционное) . Поскольку автор настоящего пособия является сторонником термина «конституционное право», в дальнейшем будет использоваться термин «конституционный».

Понятия «человек», «гражданин» и «личность» являются разноплановыми и имеют множество различий, но в аспекте конституционно-правового статуса их допустимо использовать как идентичные, специально оговаривая особенности.

Категории «человек», «личность», «гражданин» являются многоплановыми и по-разному раскрываются в различных областях знаний (в биологии, психологии, социологии, юриспруденции и др.). В конституционно-правовом аспекте в том или ином контексте эти категории также рассматриваются по-разному. Например, в формуле «права человека и гражданина» человек рассматривается как категория, охватывающая всех индивидов, обладающих признаками биопсихосо-циального существа. Гражданин в этом контексте понимается как индивид, обладающий гражданством соответствующего государства. А категория «личность» в конституционном праве используется, как правило, в качестве обобщающей для человека и гражданина.

Рассмотрим соотношение понятий «правовой статус (положение) личности» и «конституционно-правовой статус (положение) личности» . Правовое положение (или правовой статус) личности определяется как «система признанных и гарантируемых государством в законодательном порядке прав, свобод и обязанностей, а также законных интересов человека как субъекта права» . Иными словами, правовой статус личности как институт права - это закрепленные во всем множестве правовых норм права, свободы и обязанности, а также законные интересы, которые каждый человек приобретает в процессе реализации своей правосубъектности.

Понятие «конституционно-правовой статус личности» означает положение личности, определенное конституцией и иными актами конституционного законодательства. Поскольку конституционноправовые нормы регулируют наиболее важные отношения между государством и личностью, то конституционно-правовой статус личности можно рассматривать как категорию, предопределяющую объем, содержание прав, свобод и обязанностей, а также правовые возможности их приобретения и реализации. Отсюда конституционно-правовой статус личности составляет ядро ее правового статуса.

Рассмотрим теперь соотношение категорий «конституционные основы правового положения личности» и «конституционно-правовой статус личности». Семантический анализ показывает, что термин «основы правового положения» - это нечто внешнее по отношению к термину «правовое положение». Слово «основа» означает «опорная часть какого-либо предмета», «каркас», «остов», а также «то, на чем строится, зиждется, создается что-либо» . Следовательно, основа правового положения - это то, чем поддерживается статус личности. Отсюда понятие «основы правового положения», включая некий внутренний (по содержанию) элемент «каркас», «остов», содержит также и нечто внешнее по отношению к статусу, а именно то, на чем таковой базируется; словосочетание «конституционные основы» означает, что эти базовые положения закреплены непосредственно в конституции. Иными словами, конституционные основы правового положения личности обусловливают и обеспечивают определенное место (положение) человека в обществе, во взаимоотношениях с государством. В этом - некоторое сходство категорий «конституционные основы правового положения» и «конституционно-правовой статус личности». Но категория «конституционные основы правового

ПСЛ - правовой статус личности;

КСЛ - конституционный статус личности; КОППЛ - конституционные основы

правового положения личности

Схема

положения личности» по своему содержанию шире категории «конституционно-правовой статус личности». Последняя является ядром правового статуса, т. е. включает только такие конституционные положения (нормы), которые образуют структуру (каркас, остов) правового положения, предопределяют характер регулирования взаимоотношений государства и личности, перечень и содержание прав, свобод и обязанностей личности, а также основные начала реализации, защиты и восстановления нарушенных прав и свобод личности. А «конституционные основы правового положения личности» включают помимо названных элементов еще нечто внешнее по отношению к собственно правовому положению личности, коренящееся в материальных условиях жизни общества, в политической сфере и иных, что в совокупности и обеспечивает правовое закрепление, реализацию и защиту прав, свобод и обязанностей личности в данном государстве. Безусловно, между всеми названными категориями есть много общего. Во многом они пересекаются. Но есть и специфические особенности, которые предопределяют качественное своеобразие каждой. Схематично можно изобразить соотношение рассмотренных категорий следующим образом (схема).

На основании изложенного можно сказать, что в содержание понятия «конституционные основы правового положения личности» входят такие элементы, как: 1) гражданство, выражающее политикоправовую связь лица с государством; 2) общая правосубъектность как совокупность право- и дееспособности, закрепляемых в конституционно-правовых нормах; 3) закрепленные в конституции политикоправовые принципы регулирования положения человека в обществе, государстве и праве; 4) конституционные права, свободы и обязанности; 5) конституционные гарантии, обеспечивающие закрепление, реализацию и защиту правового статуса личности. Понятие «конституционный статус личности» как ядро правового статуса личности включает следующие элементы: 1) гражданство; 2) конституционную правоспособность и конституционную дееспособность; 3) конституционные принципы правового статуса личности; 4) конституционные права, свободы и обязанности личности; 5) конституционные гарантии прав и свобод.

В предложенной схеме отчетливо видно как сходство, так и различие рассматриваемых категорий. Сходство наиболее наглядно проявляется в наличии общих элементов. Кроме того, и по своему содержанию эти элементы во многом совпадают. Однако есть и различие, причем не только внешнее, но и внутреннее. В число политико-правовых принципов основ правового положения личности необходимо, как представляется, включать не только традиционно называемые в литературе (равенство перед законом и судом, признание прав и свобод человека и гражданина, неотъемлемость прав и свобод человека, равенство прав и непреложность обязанностей, полнота прав и свобод гражданина), но и такие, от которых зависит общее состояние регулирования положения человека в обществе, государстве и праве. Например, разделение властей как гарантия свободы личности; политический и идеологический плюрализм; принцип народного суверенитета и народовластия; принцип обеспечения прав коренных и малочисленных народов. Данные принципы определяют общую политику государства в отношении личности. В число гарантий конституционных основ правового положения личности входит вся совокупность конституционно-правовых норм, устанавливающих начала закрепления, реализации и защиты правового статуса личности. Это и конституционные начала экономической системы (признание многообразия форм собственности или отрицание частной собственности, закрепление социального характера собственности и т. п.), и основы политической системы, и собственно юридические гарантии.

К числу конституционных гарантий конституционного статуса личности относятся исключительно конституционно-правовые средства и способы, обеспечивающие реализацию, защиту и восстановление прав и свобод личности, например «защитные права».

Рассмотрим элементы конституционного статуса личности как конституционно-правового института, представляющего собой совокупность конституционных норм, закрепляющих и регулирующих ядро правового статуса личности, т. е. гражданство, конституционную правосубъектность, конституционные принципы взаимоотношений государства и личности, конституционные права, свободы и обязанности, конституционные гарантии прав и свобод.

В конституционно-правовой литературе отмечается, что способы закрепления, а также содержание конституционно-правового статуса личности во многом предопределяются общим подходом к регулированию данного института, который, в свою очередь, предопределен характером правовой системы в той или иной стране. Сложившиеся в зарубежных странах подходы к регулированию конституционно-правового статуса личности нашли отражение в юридической литературе и в самом общем виде выражаются в следующем.

В странах Центральной и Западной Европы, а также Америки сложился индивидуалистический , или либеральный , подход к регулированию статуса личности. Он характеризуется тем, что основной акцент в закреплении и регулировании статуса личности переносится на обеспечение личной свободы и невмешательство государства в частную жизнь человека. Основное внимание при этом уделяется закреплению личных и политических прав и свобод. Социально-экономические права или не закрепляются, за исключением, пожалуй, права собственности, или регулируются в самом общем виде. Этот подход предполагает высокую степень личностной активности в самореализации при условии минимальных преград со стороны общества и государства.

В противоположность индивидуалистическому существует коллективистский подход. Он характерен для стран, придерживающихся социалистической ориентации, а также ряда стран Азии. Он основан на приоритете общественных интересов и предполагает закрепление не только прав и свобод, но и достаточно широкого круга обязанностей личности перед государством. В этом случае индивидуальная активность не приветствуется и допускается лишь в той мере, в какой она соответствует общим интересам.

Существует еще один подход, именуемый мусульманским. Он сложился в исламских государствах. Здесь акцент делается не на правах человека, а на его обязанностях перед Аллахом. Да и вся правовая система базируется на принципах шариата, связывающего положение личности с его религиозным мировоззрением.

Эти подходы предопределяются множеством факторов. Нельзя не учитывать и общие исторические и даже геополитические факторы. Так, индивидуалистический подход, сложившийся в странах Западной и Южной Европы, не в последнюю очередь был предопределен материальными условиями существования людей. В глубокой древности в мягких комфортных климатических условиях Средиземноморья сложились благоприятные условия для формирования патриархальной семьи, а затем и соседской общины. Именно здесь появилась реальная возможность для обеспечения себя всем достаточным в рамках отдельной семьи, во главе которой стоял отец семейства, осуществлявший ведение общих дел своей властью, что, с одной стороны, объективно вызывало потребность в независимости от внешней публичном власти, а с другой стороны, закладывало основы уверенности в себе, опоры на свои силы. В дальнейшем такой характер самосознания лег в основу концепции свободы личности и индивидуализма.

В странах с более суровыми климатическими условиями, где сложился так называемый азиатский способ производства, объективно вырабатывались коллективистские начала общественной жизни. Отсюда вера и надежда на поддержку со стороны всего коллектива, взамен которой предполагалось необходимое самоограничение своих интересов.

Данный вопрос представляется весьма актуальным в современный период, поскольку основные концепции международной политики вырабатываются не без определенного приоритета западных стран, что влечет и приоритет либерализма (автономии личности, ее определенной свободы от коллектива, и прежде всего от государственной власти). Безусловно, такой подход нельзя отклонять, но, видимо, необходимо учитывать и другие обстоятельства, вырабатывая приемлемые для всех стран общие критерии и принципы политики в области прав человека, статуса личности и т. п.

В странах, где имеет место применение обычного права, точнее говоря, норм родовых обычаев (страны Тропической Африки и Океании), наблюдается родовой подход к определению положения личности, который исходит из неразрывной кровно-родственной связи человека с коллективом. Отсюда объем, содержание прав и их реализация зависят от родо-племенной принадлежности человека. Значительная часть его интересов предопределена интересами данной общины, которая может ограничивать процесс их удовлетворения .

Специфические особенности данных подходов предопределяют перечень прав, свобод и обязанностей, предоставляемых личности в тех или иных странах, их содержание и механизмы защиты.

• См.: Конституционный статус личности в СССР / под ред. Аналогичный подход существует в странах Юго-Восточной Азии (Индия, Непал). См.: Сравнительное конституционное право / отв. ред. В. Е. Чиркин. С. 237-240.

Гарантии – это система условий и сpeдств, обеспечивающих всем и каждому равные право­вые возможности для выявления, приобретения и ре­ализации своих прав и свобод. Их классификация мо­жет быть проведена по различным основаниям.

По сфере действия различают международно-право­вые (планетарные) гарантии, гарантии в рамках регио­нальных международных. сообществ, внутригосударст­венные и автономные гарантии.

Международно-правовые гарантии закрепляются во Всеобщей декларации прав человека, . международных пактах и других документах. Их осуществлением зани­маются ООН, ее органы, а также организации, дейст­вующие под ее эгидой (ЮНЕСКО, МОТ), через различ­ного рода международные программы и проекты; Важ­ное значение в этом плане имеет деятельность Совета Безопасности, комитетов Генеральной Ассамблеи, Меж­дународного Суда ООН и специализированных учреж­дений - Комитета по правам человека, Комитета по правам ребенка, Комитета против пыток. Обязательства по реализации основных прав и свобод возлагают на себя и государства, являющиеся членами ООН.

Гарантии региональных международных сообществ (Европейский Союз, Совет Европы, Совет государств, Балтийского моря, Организация африканского единства, Организация американских государств, Ассоциация го­сударств Юго-Восточной Азии, Содружество Независи­мых Государств) осуществляются также через различ­ные учреждения на основе соответствующих норматив­но-правовых актов. Так, государства – члены Совета Европы руководст­вуются в своей деятельности Европейской конвенцией о защите прав человека и основных свобод 1950 г. и до­полнительными протоколами к ней. Контроль за их реализацией осуществляют Европейская комиссия по правам человека и Европейский суд по правам человека. Страны - члены Содружества Независимых Государств приняли ряд документов, которые способствуют осу­ществлению на их территориях личных и имущественных прав граждан всех государств - членов СНГ. В частно­сти, это Конвенция о правовой помощи и правовых отношениях по гражданским, семейным и уголовным делам от 22 января 1993 г., Декларация о международ­ных обязательствах в области прав человека и основных свобод от 24 сентября 1993 г., Соглашение о взаимном признании прав на возмещение вреда, причиненного работникам увечьем, профессиональным заболеванием либо иным повреждением здоровья, связанным с испол­нением ими трудовых обязанностей от 9 декабря 1994 г., Конвенция СНГ о правах и основных свободах человека от 26 мая 1995 г.

Внутригосударственные гарантии закрепляются в кон­ституциях и иных законодательных актах государств, обеспечиваются соответствующими материальными и ор­ганизационными средствами. Конституция РФ в ст. 17 признает и гарантирует права и свободы человека и граж­данина согласно общепринятым принципам и нормам международного права. В ст. 18 Конституции права и свободы объявляются непосредственно действующими. Они определяют смысл, содержание и применение зако­нов, деятельность законодательной и исполнительной власти, органов местного самоуправления и обеспечиваются правосудием. Контроль за соблюдением конституционных положении и защита прав граждан входят в компетенцию Конституционного Суда РФ, Комиссии по правам человека, Уполномоченного по правам чело­века, а также органов суда и прокуратуры. Вступление России в Совет Европы придает новый импульс делу усиления защиты прав и свобод граждан, повышения эффективности этой деятельности в нашей стране.

Под автономными понимаются гарантии , получившие отражение в законодательстве составных частей федера­тивных государств (штатов, республик, областей, земель, провинций). Так, обеспечение прав и свобод берут на себя наряду с Федеральными органами и субъекты Российской Федерации. Во всех конституциях и уставах субъектов РФ содержатся положения о признании и га­рантированности прав и свобод человека и гражданина согласно общепризнанным принципам и нормам между­народного права.

По содержанию и видам деятельности гарантии под­разделяются на экономико-правовые (закрепление свобо­ды экономической деятельности, признание и защита равным образом частной, государственной, муниципаль­ной и иных форм собственности, социальное партнер­ство), политико-правовые (механизм народовластия, раз­деление и равновесие властей, многопартийность, плю­рализм мнений), социально-правовые (запрет на разжи­гание социальной, расовой, национальной и религиозной розни, общедоступность и бесплатность основного общего и среднего профессионального образования) и правовые (наличие развитой системы законодательства, независи­мого правосудия, возможность получения квалифициро­ванной юридической помощи, право каждого защищать свои права и свободы всеми способами, не запрещенны­ми законом). Неразрывность правового статуса личности и его юридических гарантий не вызывает сомнений. Правовой статус личности, не снабженный правовыми гарантиями (в форме закрепленных в нор­мах права средств), обеспечивающими личности реализацию ее прав, свобод и обязанностей, охраняющими их от нарушений, нельзя рас­сматривать как реальный, ибо он будет носить формальный характер.

Правовые гарантии могут быть материальными (нор­мативные установления, определяющие условия реали­зации прав и свобод), идеальными (презумпция неви­новности, юридические фикции), процессуальными (ин­ституты надзора и кассации, процедура приостановле­ния и прекращения полномочий судей), технико-юриди­ческими (конструкции, отражающие предоставительно­-обязывающий характер правовых норм, конструкции гражданско-правовых исков, договоров).

В качестве правовой гарантии рассматривают и юри­дическую ответственность . Она состоит в обязанности лица претерпевать меры государственного воздействия за совершенное правонарушение, за неисполнение или ненадлежащее исполнение юридических обязанностей.

Традиционно систему гарантий прав, свобод и обязанностей лично­сти подразделяют на две группы : общие и специальные (правовые, юридические). Общими гарантиями принято считать экономические, политиче­ские, идеологические, которые представляют собой совокупность эко­номических, политических, идеологических факторов, создающих максимум возможных на данном этапе развития общества и государ­ства условий и предпосылок для реализации прав и свобод граждан. Специальные (юридические) гарантии - это правовые нормы, опре­деляющие условия и порядок реализации прав, юридические средства их охраны и защиты в случае нарушения и т. п., при помощи которых обеспечивается реализация правового статуса личности с использова­нием государственного принуждения или возможности такого при­нуждения со стороны государственных органов.

С точки зрения формы закрепления правовые гарантии делятся на конституционные и отраслевые. Конституционные гарантии являются базой гарантирования основных прав, свобод и обязанностей граждан, подобно тому как сами конституционные права и обязанности граждан фиксируют не все правовое положение граждан, а лишь его основы.

Гарантии могут быть судебными и внесудебными .

В структуре конституционного статуса личности выделяют три элемента:

конституционные права - это такие юридически признанные возможности человека избирать вид и меру своего поведения, которые могут быть реализованы только при условии исполнения соответствующей (корреспондирующей) юридической обязанности государства в лице государственных органов, должностных лиц, а также других субъектов права (право на жилище, право на охрану здоровья и медицинскую помощь, право на образование, право на обращение в государственные органы и др.). Так, осуществить свое право на жилище без участия других субъектов права человек не может. Но кто же должен в отношении него исполнить обязанность, чтобы у него появилось право на жилище? Здесь возможны два варианта.

Первый: если лицо (и его семья) относится к категории малообеспеченных, то необходимую ему (и его семье) жилую площадь он может получить, если жилищный отдел администрации соответствующего округа (города, района) выполнит свою обязанность и предоставит ему квартиру.

Второй: если лицо (и его семья) не относится к категории малообеспеченных, то при наличии у него необходимых денежных средств он приобретет жилую площадь, если строительная организация (или собственник жилья), с которой будет заключен договор купли-продажи квартиры, исполнит обязанность по предоставлению жилья нужного размера и качества;

конституционные свободы - это такие правомочия индивида, которые он может реализовывать самостоятельно, не вступая в правоотношения с другими органами государства, должностными лицами и другими субъектами права (право на жизнь, на достоинство, на свободу передвижения, слова, мысли, вероисповедания и т.п.). Реализация индивидом свобод, ему принадлежащих, предполагает лишь невмешательство со стороны других.

Так, каждый может высказать свой взгляд на проводимую Президентом и Правительством политику, причем публично, в форме, не оскорбляющей чьи-либо честь и достоинство. Воспрепятствовать этому нельзя; при желании можно даже помочь, как, например, сделало Московское правительство, установив небольшое возвышение (трибуну) в начале пешеходной улицы Старый Арбат для желающих публично высказаться;

конституционные обязанности - это предписанные и закрепленные в Конституции определенные вид и мера необходимого (должного) поведения (обязанность платить налоги, сохранять окружающую среду, защищать Отечество). Обязанность в принципе не предлагает возможность выбора, но, однако, границы выбора, хотя и узкие, все же есть. Так, если гражданин не хочет платить большие налоги, он может выбрать работу с меньшим заработком. Он вообще может не работать. Если мужчина не хочет служить в армии и его убеждениям или вероисповеданию противоречит несение военной службы, то он может быть занят на альтернативной гражданской службе.

Отличие конституционных прав, свобод от обязанностей носит принципиальный характер: за неисполнение обязанностей могут быть применены санкции, нежелание же использовать принадлежащие индивиду права и свободы не преследуется по закону.

Гарантии конституционного статуса личности. Гарантии - это те условия и средства, с помощью которых обеспечиваются реализация и защита основных прав и свобод граждан.

Обязанность гарантировать основные права и свободы возлагается, согласно ст. 45, на государство и всю систему государственных органов. Этот общий принцип детализируется в других статьях Конституции. Так, ст. 80 закрепляет, что Президент является гарантом прав и свобод человека и гражданина.

Федеральное собрание осуществляет защиту прав и свобод, закрепляет их гарантии посредством законодательной деятельности. Государственная Дума назначает на должность и освобождает от должности Уполномоченного по правам человека Российской Федерации. В этом же направлении должны работать Правительство, органы субъектов Федерации и местного самоуправления.

Сам человек, наконец, вправе защищать свои права и обязанности всеми способами, не запрещенными законом, вплоть до обращения в межгосударственные органы по защите прав и свобод человека (Европейскую комиссию и Европейский суд по правам человека в Страсбурге), если исчерпаны все имеющиеся внутригосударственные средства правовой защиты (ст. 46). Особая роль в деле защиты прав и свобод личности принадлежит правоохранительным органам и прежде всего судебным органам.

Различают социально-экономические, политические и юридические гарантии. Первые две разновидности гарантий еще называют общими гарантиями.

1. Социально-экономические гарантии заключаются в создании государством таких условий, которые бы позволили людям повысить свое благосостояние. К их числу относятся социальная стабильность, развивающаяся экономика, обеспечение занятости людей, увеличение рабочих мест, повышение платежеспособности населения, снижение налогов, создание разветвленных транспортных, информационных систем и т.п.
2. Политические гарантии будут налицо, когда граждане смогут в той или иной мере участвовать в управлении государством, когда политические структуры будут устойчивы и будут способны содействовать достижению гражданского согласия, когда в обществе будет достигнут необходимый уровень политической культуры.
3. Юридические гарантии - это закрепленные в законодательстве правовые условия и средства, обеспечивающие осуществление и охрану прав и свобод человека и гражданина (качественное, детализированное и беспробельное законодательство, разработка механизма осуществления своих прав, применение мер юридической ответственности при жестком соблюдении процессуальных норм и др.).

На прошлой неделе появилась новость о том, что Google совершили прорыв в разработке квантового компьютера -
в компании поняли, как такой компьютер будет справляться
с собственными ошибками. О квантовых компьютерах говорят уже несколько лет: его, например, на обложку журнала Time. Если такие компьютеры появятся, это будет прорыв сродни появлению классических компьютеров - а то и серьёзнее. Look At Me объясняет, чем хороши квантовые компьютеры и что именно сделали в Google.

Что такое квантовый компьютер?

Квантовый компьютер - это механизм на стыке компьютерных наук и квантовой физики, самого сложного раздела теоретической физики. Ричард Фейнман, один из крупнейших физиков XX века, как-то сказал: «Если вы думаете, что понимаете квантовую физику, значит, вы её не понимаете». Поэтому учтите, что последующие объяснения - невероятно упрощённые. На то, чтобы разобраться в квантовой физике, люди тратят долгие годы.

Квантовая физика занимается элементарными частицами меньше атома. То, как эти частицы устроены и как они себя ведут, противоречит многим нашим представлениям о Вселенной. Квантовая частица может находиться в нескольких местах одновременно - и в нескольких состояниях одновременно. Представьте, что вы подкинули монету: пока она находится в воздухе, вы не можете сказать, выпадет орёл или решка; эта монета - как бы орёл и решка одновременно. Примерно так ведут себя квантовые частицы. Это называется принципом суперпозиции.

Квантовый компьютер - это пока ещё гипотетическое устройство, которое будет использовать принцип суперпозиции (и другие квантовые свойства)
для вычислений. Обычный компьютер работает с помощью транзисторов,
которые воспринимают любую информацию как нули и единицы. Бинарным кодом можно описать весь мир - и решать любые задачи внутри него. Квантовый аналог классического бита называется кьюбит (qubit, qu - от слова quantum, квантовый) . Используя принцип суперпозиции, кьюбит может одновременно находиться
в состоянии 0 и 1 - и это не только значительно увеличит мощность по сравнению с традиционными компьютерами, но и позволит решать неожиданные задачи,
на которые обычные компьютеры не способны.

Принцип суперпозиции - единственное,
на чём будут основаны квантовые компьютеры?

Нет. Из-за того, что квантовые компьютеры существуют только в теории, учёные пока только предполагают, как именно они будут работать. Например, считается, что в квантовых компьютерах также будут применять квантовую запутанность.
Это феномен, который Альберт Эйнштейн называл «жутким» (он вообще был против квантовой теории, потому что она не сочетается с его теорией относительности) . Смысл феномена в том, что две частицы во Вселенной могут оказаться взаимосвязанными, причём обратно: скажем, если спиральность
(есть такая характеристика состояния элементарных частиц, не будем вдаваться в подробности) первой частицы положительная, то спиральность второй всегда будет отрицательной, и наоборот. «Жутким» этот феномен называют по двум причинам. Во-первых, эта связь работает моментально, быстрее скорости света. Во-вторых, запутанные частицы могут находиться на любом расстоянии друг
от друга: например, на разных концах Млечного Пути.

Как можно использовать квантовый компьютер?

Учёные ищут квантовым компьютерам применение и одновременно разбираются, как их построить. Главное - то, что квантовый компьютер сможет очень быстро оптимизировать информацию и вообще работать с большими данными, которые мы накапливаем, но пока не понимаем, как использовать.

Давайте представим такой вариант (сильно упрощённый, конечно) : вы собираетесь стрелять из лука в мишень и вам нужно высчитать, насколько высоко целиться, чтобы попасть. Скажем, нужно просчитать высоту от 0 до 100 см. Обычный компьютер будет высчитывать каждую траекторию по очереди: сначала 0 см, потом 1 см, потом 2 см и так далее. Квантовый же компьютер просчитает все варианты одновременно - и моментально выдаст тот, который позволит вам попасть ровно в цель. Таким образом можно оптимизировать много процессов:
от медицины (скажем, раньше диагностировать рак) до авиации (например, делать более сложные автопилоты) .

Ещё есть версия, что такой компьютер сможет решать задачи, на которые обычный компьютер просто не способен - или которые заняли бы у него тысячи лет вычислений. Квантовый компьютер сможет работать со сложнейшими симуляциями: например, высчитать, есть ли во Вселенной разумные существа, кроме людей. Не исключено, что создание квантовых компьютеров приведёт
к появлению искусственного интеллекта. Представьте, что с нашим миром сделало появление обычных компьютеров - квантовые компьютеры могут стать примерно таким же прорывом.

Кто занимается разработкой квантовых компьютеров?

Все. Правительства, военные, технологические компании. Создать квантовый компьютер будет выгодно практически кому угодно. Скажем, среди документов, обнародованных Эдвардом Сноуденом, была информация о том, что у АНБ есть проект «Внедрение в сложные цели», куда входит создание квантового компьютера для шифрования информации. Microsoft всерьёз занимаются квантовыми компьютерами - первые исследования в этой области они начали ещё в 2007 году. IBM ведут разработки и несколько лет назад заявили , что создали чип с тремя кьюбитами. Наконец, Google и NASA сотрудничают
с компанией D-Wave, которая заявляет, что уже сейчас выпускает
«первый коммерческий квантовый процессор» (а точнее уже второй, сейчас их модель называется D-Wave Two) , но он пока не работает как квантовый -
их, напомним, не существует.

Насколько мы близки к созданию
квантового компьютера?

Никто не может сказать точно. Новости о прорывах в технологиях (как недавняя новость о Google) появляются постоянно, но мы можем быть как очень далеки
от полноценного квантового компьютера, так и очень близки к нему. Скажем, есть исследования , говорящие о том, что достаточно создать компьютер всего
c несколькими сотнями кьюбитов, чтобы он работал как полноценный квантовый компьютер. D-Wave заявляют, что создали процессор с 84 кьюбитами -
но критики, проанализировавшие их процессор, заявляют, что он работает,
как классический компьютер, а не как квантовый. Google, сотрудничающие
с D-Wave, считают , что их процессор просто находится на самых ранних стадиях развития и в конце концов будет работать, как квантовый. Так или иначе, сейчас
у квантовых компьютеров существует одна главная проблема - ошибки. Любые компьютеры совершают ошибки, но классические умеют с ними легко справляться - а вот квантовые ещё нет. Как только исследователи разберутся с ошибками, до появления квантового компьютера останется всего несколько лет.

Что затрудняет исправление ошибок
в квантовых компьютерах?

Если упрощать, ошибки в квантовых компьютерах можно разделить на два уровня. Первый - это ошибки, которые совершают любые компьютеры, в том числе классические. В памяти компьютера может появиться ошибка, когда 0 непроизвольно меняется на 1 из-за внешнего шума - например, космических лучей или радиации. Эти ошибки решить легко, все данные проверяют на предмет таких перемен. И с этой проблемой в квантовых компьютерах как раз недавно справились в Google: они стабилизировали цепочку из девяти кьюбитов
и избавили её от ошибок. В этом прорыве есть, впрочем, один нюанс: Google справились с классическими ошибками в классических вычислениях. Есть второй уровень ошибок в квантовых компьютерах, и его гораздо сложнее понять и объяснить.

Кьюбиты крайне нестабильны, они подвержены квантовой декогеренции - это нарушение связи внутри квантовой системы под воздействием окружающей среды. Квантовый процессор нужно максимально изолировать от окружающего воздействия (хотя декогеренция происходит иногда и в результате внутренних процессов) , чтобы свести ошибки к минимуму. При этом от квантовых ошибок невозможно избавиться полностью, - но если сделать их достаточно редкими, квантовый компьютер сможет работать. При этом некоторые исследователи считают , что 99% мощности такого компьютера как раз направят
на устранение ошибок, но и оставшегося 1% хватит для решения любых задач.
По мнению физика Скотта Ааронсона, достижение Google можно считать третьим
с половиной шагом из семи, необходимых для создания квантового компьютера, - иначе говоря, мы прошли половину пути.

Вы все привыкли к нашим компьютерам: утром читаем новости со смартфона, днем работаем с ноутбуком, а вечером смотрим фильмы на планшете. Все эти девайсы объединяет одно - кремниевый процессор, состоящий из миллиардов транзисторов. Принцип работы таких транзисторов достаточно прост - в зависимости от подведенного напряжения мы получаем на выходе другое напряжение, которое интерпретируется или как логический 0, или как логическая 1. Для того, чтобы проводить операции деления, есть битовый сдвиг - если у нас, к примеру, было число 1101, то после сдвига на 1 бит влево будет 01101, а если теперь сдвинуть его на 1 бит вправо - будет 01110. И основная проблема кроется в том, что для все того же деления может понадобиться несколько десятков таких операций. Да, с учетом того, что транзисторов миллиарды, такая операция занимает наносекунды, но вот если операций много - мы теряем на эти вычисления время.

Принцип работы квантовых компьютеров

Квантовый компьютер же предлагает совершенно другой способ вычислений. Начнем с определения:

Квантовый компьютер - вычислительное устройство , которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных.

Понятнее явно не стало. Квантовая суперпозиция говорит нам о том, что система с какой-то долей вероятности существует во всех возможных для нее состояниях (при этом сумма всех вероятностей, разумеется, равна 100% или 1). Разберем это на примере. Информация в квантовых компьютерах хранится в кубитах - если обычные биты могут иметь состояние 0 или 1, то кубит может иметь состояние 0, 1, и 0 и 1 одновременно. Поэтому если мы имеем 3 кубита, к примеру 110, то это выражение в битах равносильно 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.

Что это нам дает? Да все! К примеру, у нас есть циферный пароль из 4 символов. Как будет его взламывать обычный процессор? Простым перебором от 0000 до 9999. 9999 в двоичной системе имеет вид 10011100001111, то есть для его записи нам нужно 14 бит. Поэтому если мы имеем квантовый ПК с 14 кубитами - мы уже знаем пароль: ведь одно из возможных состояний такой системы и есть пароль! В результате все задачи, которые сейчас сутками считают даже суперкомпьютеры, на квантовых системах будут решаться моментально: нужно найти вещество с определенными свойствами? Не проблема, сделайте систему с таким же количеством кубитов, сколько у вас требований к веществу - и ответ уже будет у вас в кармане. Нужно создать ИИ (искусственный интеллект? Проще некуда: пока обычный ПК будет перебирать все комбинации, квантовый компьютер сработает молниеносно, выбрав лучший ответ.


Казалось бы, все здорово, но есть одна важная проблема - как нам узнать результат вычислений? С обычным ПК все просто - мы можем взять и считать его, напрямую подключившись к процессору: логические 0 и 1 там совершенно определенно интерпретируются как отсутствие и наличие заряда. Но вот с кубитами такое не пройдет - ведь в каждый момент времени он находится в произвольном состоянии. И тут нам на помощь приходит квантовая запутанность. Ее суть заключается в том, что можно получить пару частиц, которые связаны друг с другом (говоря научным языком - если, к примеру, проекция спина одной запутанной частицы отрицательна, то другой обязательно будет положительной). Как это выглядит на пальцах? Допустим, у нас есть две коробки, в которых лежит по бумажке. Мы разносим коробки на любое расстояние, открываем одну из них и видим, что бумажка в ней в горизонтальную полоску. Это автоматически означает, что другая бумажка будет в вертикальную полоску. Но вот проблема в том, что как только мы узнали состояние одной бумажки (или частицы), квантовая система рушится - неопределенность исчезает, кубиты превращаются в обычный биты.

Поэтому вычисления на квантовых компьютерах по сути одноразовы: мы создаем систему, которая состоит из запутанных частиц (где находятся их вторые «половинки» мы знаем). Мы проводим вычисления, и после этого «открываем коробку с бумажкой» - узнаем состояние запутанных частиц, а значит и состояние частиц в квантовом компьютере, а значит и результат вычислений. Так что для новых вычислений нужно снова создавать кубиты - просто «закрыть коробку с бумажкой» не получится - мы ведь уже знаем, что нарисовано на бумажке.

Возникает вопрос - раз квантовый компьютер может моментально подбирать любые пароли - как защитить информацию? Неужели с приходом таких устройств исчезнет конфиденциальность? Конечно же нет. На помощь приходит так называемое квантовое шифрование: оно основано на том, что при попытке «прочесть» квантовое состояние оно разрушается, что делает любой взлом невозможным.

Домашний квантовый компьютер

Ну и последний вопрос - раз квантовые компьютеры такие классные, мощные и не взламываемые - почему мы ими не пользуемся? Проблема банальна - невозможность реализовать квантовую систему в обычных домашних условиях. Для того, чтобы кубит мог существовать в состоянии суперпозиции бесконечно долго, нужны крайне специфические условия: это полный вакуум (отсутствие других частиц), температура, максимально близкая к нулю по Кельвину (для сверхпроводимости), и полное отсутствие электромагнитного излучения (для отсутствия влияния на квантовую систему). Согласитесь, создать такие условия дома мягко говоря трудновато, а ведь малейшее отклонение приведет к тому, что состояние суперпозиции исчезнет, и результаты вычислений будут неверными. Вторая проблема - это заставить кубиты взаимодействовать друг с другом - при взаимодействии их время жизни катастрофически уменьшается. В итоге самый максимум на данный день - это квантовые компьютеры с парой десятков кубитов.

Однако, есть квантовые компьютеры от D-Wave, которые имеют 1000 кубитов, но, вообще говоря, настоящими квантовыми компьютерами они не являются, ибо не используют принципы квантовой запутанности, поэтому они не могут работать по классическим квантовым алгоритмам:


Но все же такие устройства оказываются ощутимо (в тысячи раз) мощнее обычных ПК, что можно считать прорывом. Однако заменят пользовательские устройства они ох как не скоро - для начала нам нужно или научиться создавать условия для работы таких устройств дома, или же наоборот, «заставить» работать такие устройства в привычных нам условиях. Шаги во втором направлении уже были сделаны - в 2013 году был создан первый двухкубитный квантовый компьютер на алмазе с примесями, работающий при комнатной температуре. Однако увы - это всего лишь опытный образец, да и 2 кубита - маловато для вычислений. Так что ждать квантовых ПК еще очень и очень долго.