Что такое квантовый компьютер? принцип работы кубитов и квантовых вычислений

Квантовый алгоритм Шора

Квантовый алгоритм Шора также начинается с вычисления формулы axmod(N), но тут возникает очень много проблем:

• возведение в степень, умножение и деление (в том числе целочисленное с остатком) не поддерживаются на аппаратном уровне;

• количество кубитов сильно ограничено и держать в памяти результат ax проблематично;

• циклы не поддерживаются, значит перебор x надо делать без их участия.

Ребята не стали отчаиваться и придумали набор костылей. Число x на вход квантовой программы подается как рандомное. Если быть точнее, то набор кубитов (регистр) для хранения числа x переводится в суперпозицию (кубиты укладываются на бок). Начиная с этого момента официально заявляется, что axmod(N) будет выполнена сразу для всех возможных чисел x за одну операцию. Как мы видели выше, толку от этого мало, т.к. измерить мы сможем только один результат из всех, причем рандомный.

Далее, сама формула axmod(N) заменяется на очень странный код (показана симуляция квантового компьютера):

• функция Register инициализирует указанное число кубитов (8 и 4), на выходе регистр кубитов, в которых можно хранить числа, по умолчанию сохраняется 0х0 (все полюса N направлены вверх);

• метод H — Hadamard gate, укладывает кубиты на бок (переводит в суперпозицию);

• метод X поворачивает кубит на 180o (аналог бинарного NOT);

• функция Fredkin стандартная для квантовых вычислений, она меняет местами значения двух кубитов, если первый параметр (контролирующий) установлен в единицу. Функция сводится к 8 операциям CNOT и 9 одиночным вращениям кубитов;

• входной регистр кубитов X хранит число x;

• регистр F будет хранить результат вычисления axmod(N).

Полный исходный код доступен в моем репозитории.

Вы наверное очень удивлены, как это вообще может работать? Это костыль, который позволяет выполнять формулу axmod(N) для a=2 и N=15. Число x может быть любым. Есть отдельные методики, которые позволяют подобрать перечень вращений кубитов для любых чисел a и N. Как это работает, я не стал разбираться, поскольку документация на квантовые алгоритмы традиционно крайне низкого качества, но мои собственные опыты подтвердили, что вычисления выполняются корректно.

Соответственно, если мы хотим взломать какой-то ключ RSA-512, то сначала для этого конкретного ключа мы должны составить схему, которая будет включать в себя очень много вращений

Но сколько раз мы должны запустить такую схему? Вы обратили внимание на два вложенных цикла в исходном коде выше? Для числа N=15 схема запускается 255 раз, для N=21 — 511 раз, для пока недостижимого квантовым компьютерам N=35 будет 2047 запусков. Количество операций резко возрастает, в чем же профит квантового компьютера?

Почему делать кубиты сложно

Для создания одного рабочего кубита необходимо задействовать один атом, зафиксировать его в определённом положении, полностью защитить от влияния внешних излучений и соединить с другим таким же атомом с помощью специальной квантовой связи.

Чем большее количество таких кубитов связывается друг с другом, тем меньшей стабильностью обладает их работа. Для получения «квантового превосходства» над классическим компьютером, необходимо задействовать 49 кубитов. А такое число кубитов формирует крайне неустойчивую систему.

Главная сложность в функционировании квантовых систем – декогеренция. Это термодинамический процесс нарушения когерентности (взаимосвязи процессов и элементов), вызываемый в результате взаимодействия квантовой системы с окружающей средой.

То есть любое явление окружающей природы (будь то температурные колебания, радиация или что-то другое) способно создать «фазовый шум», который заставляет кубиты принимать ограниченные значения, тем самым нивелируя превосходство над обычным пользовательским компьютером. Причём такой квантовый компьютер будет работать гораздо менее производительно и очень медленно.

Одно из решений данной проблемы было предложено компанией D-Wave, которая создала систему охлаждения компьютера, которая снижает температуру атомов практически до нуля, чтобы исключить негативное влияние внешних факторов.

2019

«Росатом» разработал дорожную карту развития квантовых вычислений в России

16 декабря 2019 года стало известно о новой дорожной карте, которую разработал «Росатом» в качестве плана развития квантовых вычислений в России. Госкорпорация предлагает концепцию одновременного создания оборудования и программного обеспечения.

По планам «Росатома», на развитие квантовых технологий в России потребуется около 23,7 млрд рублей до 2024 года. Примерно половина этой суммы пойдет на работу над капиталоемкими сверхпроводящими квантовыми компьютерами, а на разработку софтверных решений потребуется около 2 млрд рублей, рассказали «Коммерсанту» в Российском квантовом центре (РКЦ).

Стало известно о новой дорожной карте, которую разработал «Росатом» в качестве плана развития квантовых вычислений в России

Многие компании заинтересованы. Мы планируем параллельно работать над созданием софта для квантового компьютера, чтобы, когда его мощность достигнет достаточного размера, софт к нему был уже готов, — сообщил изданию гендиректор РКЦ Руслан Юнусов.

По его словам, в рамках проекта планируется создание софта под запросы бизнеса. К середине декабря 2019 года ведутся переговоры с 25 компаниями, среди которых — Сбербанк и «Сбербанк-Технологии», Газпромбанк, «Сибур» и «Газпромнефть», рассказал он.

Член экспертного совета по российскому программному обеспечению Илья Массух указывает на то, что заложенные во всем проекте дорожной карты средства меньше расходов крупных зарубежных компаний на квантовые вычисления поодиночке. При этом он поддержал концепцию одновременно развития программных и аппаратных технологий и добавил, что, Россия не отстает в сфере квантовых разработок.

Исполнительный директор Ассоциации предприятий компьютерных и информационных технологий Николай Комлев говорит, что компании пока не готовы использованию квантовых вычислений. Реального спроса еще нет, нужны не уникальные экспериментальные установки, а законченные изделия с понятным прикладным ПО и реальными примерами использования, уверен он.

Разработка квантового компьютера «Росатомом» за 24 млрд рублей

В начале ноября 2019 года стало известно о начале разработки «Росатомом» квантового компьютера. Его создание обойдется в 24 млрд рублей, из которых 13,3 млрд рублей — бюджетные средства, рассказала «Ведомостям» директора по цифровизации госкорпорации Екатерина Солнцева. 

По её словам, во внебюджетные средства войдут деньги «Росатома», однако планируется привлекать к участию и другие компании.

«Росатом» объявил о разработке квантового компьютера за 24 млрд рублей

Первые четыре прототипа компьютера в «Росатоме» планируют разработать уже к 2024 году — их размер составит от 50 до 100 кубитов. Пока российским специалистам удавалось создать системы, состоящие лишь из двух кубитов, в то время как американские и европейские ученые уже разработали устройства, построенные на 50–70 кубитах.

Проектный офис возглавил гендиректор Российского квантового центра (РКЦ) Руслан Юнусов, руководивший разработкой дорожной карты по квантовым технологиям в рамках федеральной программы «Цифровая экономика».

По словам Юнусова, процессоры для квантовых компьютеров будут производить в России, другие комплектующие, например, лазеры или измерительная техника, могут покупаться за границей. Кроме того, к отечественному устройству, которое будет базироваться в России, собираются разработать облачную платформу с удаленным доступом.

По словам генерального директора «Росатома» Алексея Лихачева, собственные квантовые вычислители должны стать залогом технологической конкурентоспособности России, в том числе и в атомной отрасли.

Разработка поможет России попасть в число стран – лидеров квантовой гонки, говорится в сообщении «Росатома». Между правительством России и «Росатомом» есть соглашение о развитии в стране квантовых вычислений. 

Квантовые компьютеры способны решать задачи, недоступные даже самым мощным суперкомпьютерам, пишут «Ведомости»: например, моделирование поведения сложных молекул (нужно для разработки новых лекарств и материалов), разветвлённые логистические задачи, работа с большими данными и так далее.

Пятое поколение компьютеров (с 1985 и по наше время)

Отличительные признаки V -го поколения:

1. Новые технологии производства.
2. Отказ от традиционных языков программирования таких, как Кобол и Фортран в пользу языков с повышенными возможностями манипулирования символами и с элементами логического программирования (Пролог и Лисп).
3. Акцент на новые архитектуры (например, на архитектуру потока данных).
4. Новые способы ввода-вывода, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтеза речи, обработка сообщений на естественном языке)
5. Искусственный интеллект (то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями)

Именно на рубеже 80-90-х сформировался альянс Windows-Intel. Когда в начале 1989 г. Intel выпустила микропроцессор 486, производители компьютеров не стали дожидаться примера со стороны IBM или Compaq. Началась гонка, в которую вступили десятки фирм. Но все новые компьютеры были чрезвычайно похожи друг на друга — их объединяла совместимость с Windows и процессоры от Intel.

Направление 1. Моделирование сложных физических систем

Впервые о квантовых компьютерах в начале 80-х заговорил известный американский физик Ричард Фейнман. Его идея была предельно проста: подобное понимается через подобное. Исследователям все чаще были нужны не просто теоретические расчеты квантовых систем, но и моделирование их поведения, которое невозможно осуществить на обычном компьютере за какое-нибудь разумное время. Ведь если одна квантовая частица может находиться одновременно в двух состояниях (0 и 1), то система из двух частиц — уже в четырех (00, 01, 10, 11), из трех — в восьми (000, 001, …, 111) и т. д.

Получается, для моделирования системы, скажем, из 10 электронов нужно сразу 1024 (2 = 1024) параллельно вычисляющих процессора, поскольку изменение состояния каждого электрона может эффектом домино моментально отразиться и на всех остальных частицах (одни комбинации нулей и единичек станут более вероятными, другие — менее), а обычный кремниевый процессор не умеет менять состояние сразу двух битов.

Впрочем, ощутимых практических успехов в области моделирования пока не добились. Но зато уже понятно, что идеальный квантовый компьютер, будь он построен, по своей вычислительной мощности превзойдет самые мощные современные машины. Ведь тот же 512-кубитовый чип — это 2 параллельно 10 512 работающих процессоров. Для сравнения: количество элементарных частиц во всей Вселенной, по оценкам ученых, не превышает 2 . Так что если даже каждая из них вдруг станет обычным цифровым процессором в огромном компьютере, D-Wave все равно решит свое судоку быстрее этой невообразимой махины.

Квантовые вычисления – это близкая реальность?

Квантовые вычисления – это реальность, но пока еще далекая от регулярного использования в индустрии. Темпы продвижения квантовых вычислений зависят от числа специалистов, которые могут внести реальный вклад в их развитие. И здесь нужно создавать, развивать и поддерживать коллективы физиков, строящих все новые материальные воплощения для управления квантовыми эффектами. Кроме того, в поддержке нуждаются группы программистов и математиков, развивающих программные средства квантовых вычислений и их гармоничного сочетания с миром классического компьютинга. Нужна целенаправленная работа по поиску и стимулированию специалистов в прикладных областях, которые смогли бы перевести проблемы из своей области на язык квантовых представлений

Добавлю, что в Artezio открыта лаборатория искусственного интеллекта, и мы уделяем внимание QML

Мы стремимся, чтобы команда Artezio была в курсе самых передовых технологий, поэтому ежегодно Владимир Крылов обновляет и читает большой увлекательный внутренний курс по машинному обучению для разработчиков и аналитиков, на который может записаться любой сотрудник компании. Так что если вы ИТ-специалист и хотели бы получить уникальные знания и навыки, присмотритесь к списку вакансий на нашем сайте. 

Все решения уже известны

Ещё одна особенность кубитов — зависимость значения от измерения. Это значит, что программист не узнает значение кубита до тех пор, пока его не измерит, а сам факт измерения тоже влияет на значение кубита. Звучит странно, но это особенность квантовых частиц.

Именно благодаря тому, что кубит находится во всех состояниях одновременно до тех пор, пока его не измерили, компьютер мгновенно перебирает все возможные варианты решения, потому что кубиты связаны между собой. Получается, что решение становится известно сразу, как только введены все данные. Суперпозиция и даёт ту параллельность в вычислениях, которая ускоряет работу алгоритмов в разы.

Вся сложность в том, что результат работы квантового компьютера — это правильный ответ с какой-то долей вероятности. И нужно строить алгоритмы таким образом, чтобы максимально приблизить вероятность правильного ответа к единице.

Рабочая температура внутри таких компьютеров — минус 273 градуса по Цельсию

Некоторые технические решения в решении проблем

К настоящему времени, ученые нашли ряд существенных решений в решении вышеизложенных проблем. Эти технологические находки, результат сложной, а иногда и длительной, напряженной работы ученых, заслуживает всяческого уважения.

Лучший путь к совершенствованию работы  кубита… бриллианты

Все очень похоже на  известную песню о девушках и бриллиантах. Главное, над чем сейчас работают ученые -поднять время жизни кубита, а так же «заставить» работать квантовый компьютер при обычных температурах.  Да,  для связи между квантовыми компьютерами нужны бриллианты! Для всего этого пришлось создавать и использовать искусственные алмазы сверх высокой прозрачности.  С их помощью смогли продлить жизнь кубита до двух секунд. Эти скромные достижения: две секунды жизни кубита и работа компьютера при комнатной температуре, на самом деле революция в науке.

Повелитель квантов Серж Арош

Суть эксперимента французского ученого Сержа Ароша основана на том, что он сумел показать всему миру, что свет (квантовый поток фотонов), проходящий между двумя специально созданными им зеркалами, не теряет квантового состояния.

Заставив свет пройти  40 000 км между этими зеркалами, он определил, все происходит без потери квантового состояния. Свет состоит из фотонов и до сих пор никто не мог выяснить, теряют ли  они свое квантовое состояние при прохождении определенного расстояния. Лауреат Нобелевской премии Серж Арош: «Один фотон находится в нескольких местах одновременно, нам удалось это зафиксировать.»  На самом деле это и есть принцип суперпозиции. «В нашем большом мире такое невозможно. А в микро-мире — другие законы.»,  — говорит Арош.

Внутри резонатора находились классические атомы, которые можно измерить. По поведению атомов физик научился определять и измерять неуловимые квантовые частицы. До экспериментов Ароша считалось, что наблюдение за квантами невозможно. После эксперимента — заговорили о покорении фотонов, то есть о приближении эры квантовых компьютеров.

1.1. Основные понятия и определения в области организации вычислительных систем

Рассмотрим базовые концепции, которые лежат в основе любой вычислительной системы, от простейшего микроконтроллера до сложного компьютера – базовая терминология вычислительной техники, принципы организации микропроцессорных систем, структура связей, режимы работы и основные типы вычислительной систем.

Введем несколько основных определений.

Электронная система – в данном случае это любой электронный узел, блок, прибор или комплекс, производящий обработку информации.

Задача – это набор функций, выполнение которых требуется от электронной системы.

Быстродействие – это показатель скорости выполнения электронной системой ее функций.

Гибкость – это способность системы подстраиваться под различные задачи.

Избыточность – это показатель степени соответствия возможностей системы решаемой данной системой задаче.

Интерфейс – соглашение об обмене информацией, правила обмена информацией, подразумевающие электрическую, логическую и конструктивную совместимость устройств, участвующих в обмене. Другое название – сопряжение.

Вычислительная система (микропроцессорная система (МПС)) может рассматриваться как частный случай электронной системы, предназначенной для обработки входных сигналов и выдачи выходных сигналов (рис. 1.1).

В качестве входных и выходных сигналов использоваться аналоговые сигналы, одиночные цифровые сигналы, цифровые коды, последовательности цифровых кодов. Внутри системы производиться хранение, накопление сигналов (или информации).

Рисунок 1.1 – Электронная система

Как обезопасить блокчейн от квантовых компьютеров

Проблему квантовых компьютеров можно назвать потенциальной, но пока не реальной. Как минимум, ближайшие годы криптомиру ничего не угрожает: квантовые компьютеры пока остаются в лабораториях, и вряд ли будут доступны частным лицам. 

Алгоритмы шифрования и методы обеспечения безопасности в блокчейне тоже не стоят на месте — на потенциальную угрозу всегда найдется способ предотвращения. При известном прогрессе в квантовых вычислениях есть время для разработки методов противодействия.

Что может обезопасить блокчейн от квантовых компьютеров:

1. Более сложный алгоритм хэширования (например, SHA-512)

2. Больший размер приватного ключа

3. Переход на постквантовую криптографию

Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) проводит исследования алгоритмов шифрования, которые будут устойчивы к квантовым вычислениям. Над этой задачей также работают частные проекты, среди которых IOTA, ArQit, Quantum Resistant Ledger, HyperCash, Starkware или Uranium-X. Разработки в направлении точно будут получать большие государственные дотации.

В заключение

Внезапный “захват” блокчейна квантовыми компьютерами точно не произойдет — пока это только теоретически возможное предположение. Блокчейн постепенно будет становиться кванто-устойчивым, и это произойдет до того, как в общем доступе появятся невероятные мощности квантовых компьютеров.

Как работает

Устройство рассчитано на обработку и передачу данных, оно является квантовой вычислительной системой. Для работы используются квантовые биты — кубиты, которые в одно и то же время могут быть нулем и единицей. Количество кубитов растет — число обрабатываемых параметров увеличивается, речь идет о росте в геометрической прогрессии.

Кубит также принимает любые сочетания 0 и 1, если их несколько, то при перемене значения одного меняются и все остальные. Ввиду особенности все решения просчитываются одновременно. Для обычного процессора характерны бинарные вычисления, то есть он просчитывает значения последовательно. Это слишком долго, поэтому была придумана многопоточность. Ее суть в параллельном запуске расчетов, для этого делается предвыборка, это предугадывание всех потенциальных вариаций ветвлений и проведение с ними расчетов предварительно.

Системы квантов все выполняют параллельно, потому и лидируют по скорости.

Если выразить принцип работы квантового компьютера простыми словами, то он будто бы знает все вероятные ответы заранее, и в каждом случае остается лишь высчитать состояние и выбрать из многих единственный верный. Этот выбор — основная часть работы.

По материалу и конструкции корпуса

Металлический и пластмассовый корпус

Прочие типы

• Одноэлектронные транзисторы содержат квантовую точку (т. н. «остров») между двумя туннельными переходами. Ток туннелирования управляется напряжением на затворе, связанном с ним ёмкостной связью.
• Биотранзистор.

Выделение по некоторым характеристикам

Транзисторы BISS (Breakthrough in Small Signal, дословно — «прорыв в малом сигнале») — биполярные транзисторы с улучшенными малосигнальными параметрами. Существенное улучшение параметров транзисторов BISS достигнуто за счёт изменения конструкции зоны эмиттера. Первые разработки этого класса устройств также носили наименование «микротоковые приборы».

RET транзисторы

Транзисторы со встроенными резисторами RET (Resistor-equipped transistors) — биполярные транзисторы со встроенными в один корпус с кристаллом резисторами. RET — это транзистор общего назначения со встроенным одним или двумя резисторами. Такая конструкция транзистора позволяет сократить количество внешних навесных компонентов и минимизирует необходимую площадь монтажа. RET транзисторы применяются для непосредственного подключения к выходам микросхем без использования токоограничивающих резисторов.

Применение гетеропереходов позволяет создавать высокоскоростные и высокочастотные полевые транзисторы, такие как, например, HEMT.

Схемы включения транзистора

Для включения в схему транзистор должен иметь четыре вывода — два входных и два выходных. Но транзисторы почти всех разновидностей имеют только три вывода. Для включения трёхвыводного прибора необходимо один из выводов назначить общим, и, поскольку таких комбинаций может быть только три, то существуют три основные схемы включения транзистора.

Схемы включения биполярного транзистора

• с общим эмиттером (ОЭ) — осуществляет усиление как по току, так и по напряжению — наиболее часто применяемая схема;
• с общим коллектором (ОК) — осуществляет усиление только по току — применяется для согласования высокоимпедансных источников сигнала с низкоомными сопротивлениями нагрузок;
• с общей базой (ОБ) — усиление только по напряжению, в силу своих недостатков в однотранзисторных каскадах усиления применяется редко (в основном в усилителях СВЧ), обычно в составных схемах (например, каскодных).

Схемы включения полевого транзистора

Полевые транзисторы как с p-n переходом (канальные), так и МОП (МДП) имеют следующие схемы включения:

• с общим истоком (ОИ) — аналог ОЭ биполярного транзистора;
• с общим стоком (ОС) — аналог ОК биполярного транзистора;
• с общим затвором (ОЗ) — аналог ОБ биполярного транзистора.

Схемы с открытым коллектором (стоком)

«Открытым коллектором (стоком)» называют включение транзистора по схеме с общим эмиттером (истоком) в составе электронного модуля или микросхемы, когда коллекторный (стоковый) вывод не соединяется с другими элементами модуля (микросхемы), а непосредственно выводится наружу, на разъём модуля или вывод микросхемы.

Выбор нагрузки транзистора и тока коллектора (стока) при этом оставляется за разработчиком конечной схемы, в составе которой применяются модуль или микросхема. В частности, нагрузка такого транзистора может быть подключена к источнику питания с более высоким или низким напряжением, чем напряжение питания модуля/микросхемы.

Такой подход значительно расширяет рамки применимости модуля или микросхемы за счёт небольшого усложнения конечной схемы. Транзисторы с открытым коллектором (стоком) применяются в логических элементах ТТЛ, микросхемах с мощными ключевыми выходными каскадами, преобразователях уровней, шинных формирователях (драйверах) и т. п.

Реже применяется обратное включение — с открытым эмиттером (истоком). Оно также позволяет выбирать нагрузку транзистора изменением внешних компонентов, подавать на эмиттер/сток напряжение полярности, противоположной напряжению питания основной схемы (например, отрицательное напряжение для схем с биполярными транзисторами n-p-n или N-канальными полевыми) и т. п.

1.5. Структура вычислительной системы

Типичная структура вычислительной системы включает в себя три основных типа устройств (рис. 1.7):

—       процессор;

—       память, включающую оперативную память (ОЗУ, RAM – Random Access Memory) и постоянную память (ПЗУ, ROM – Read Only Memory), которая служит для хранения данных и программ;

—       устройства ввода/вывода (УВВ, I/O – Input/Output Devices), служащие для связи микропроцессорной системы с внешними устройствами, для приема (ввода, чтения, Read) входных сигналов и выдачи (вывода, записи, Write) выходных сигналов.

Все устройства вычислительной системы объединяются общей системной шиной (она же называется еще системной магистралью или каналом).

Рисунок 1.7 – Структура вычислительной системы

Системная магистраль включает в себя четыре основные шины нижнего уровня:

—       шина адреса (Address Bus);

—       шина данных (Data Bus);

—       шина управления (Control Bus);

—       шина питания (Power Bus).

Шина адреса служит для определения адреса (номера) устройства, с которым процессор обменивается информацией в данный момент. Каждому устройству (кроме процессора), каждой ячейке памяти в микропроцессорной системе присваивается собственный адрес. Когда код какого-то адреса выставляется процессором на шине адреса, устройство, которому этот адрес приписан, понимает, что ему предстоит обмен информацией. Шина адреса может быть однонаправленной или двунаправленной.

Шина данных – это основная шина, которая используется для передачи информационных кодов между всеми устройствами микропроцессорной системы. Обычно в пересылке информации участвует процессор, который передает код данных в какое-то устройство или в ячейку памяти или же принимает код данных из какого-то устройства или из ячейки памяти. Но возможна также и передача информации между устройствами без участия процессора. Шина данных всегда двунаправленная.

Шина управления в отличие от шины адреса и шины данных состоит из отдельных управляющих сигналов, каждый из которых имеет свою функцию. Некоторые сигналы служат для стробирования передаваемых или принимаемых данных (то есть определяют моменты времени, когда информационный код выставлен на шину данных). Другие управляющие сигналы могут использоваться для подтверждения приема данных, для сброса всех устройств в исходное состояние, для тактирования всех устройств и т.д. Линии шины управления могут быть однонаправленными или двунаправленными.

Шина питания предназначена не для пересылки информационных сигналов, а для питания системы. Каждому напряжению питания соответствует своя линия связи. Все устройства подключены к этим линиям параллельно.

Если в микропроцессорную систему надо ввести входной код (или входной сигнал), то процессор по шине адреса обращается к нужному устройству ввода/вывода и принимает по шине данных входную информацию. Если из микропроцессорной системы надо вывести выходной код (или выходной сигнал), то процессор обращается по шине адреса к нужному устройству ввода/вывода и передает ему по шине данных выходную информацию.

Если информация должна пройти сложную многоступенчатую обработку, то процессор может хранить промежуточные результаты в системной оперативной памяти. Для обращения к любой ячейке памяти процессор выставляет ее адрес на шину адреса и передает в нее информационный код по шине данных или же принимает из нее информационный код по шине данных.

В памяти(оперативной и постоянной) находятся также и управляющие коды (команды выполняемой процессором программы), которые процессор также читает по шине данных с адресацией по шине адреса. Постоянная память используется в основном для хранения программы начального пуска вычислительной системы, которая выполняется каждый раз после включения питания. Информация в нее заносится изготовителем раз и навсегда.

Таким образом, в вычислительной системе все информационные коды и коды команд передаются по шинам последовательно, по очереди. Это определяет сравнительно невысокое быстродействие микропроцессорной системы

Оно ограничено обычно даже не быстродействием процессора (которое тоже очень важно) и не скоростью обмена по системной шине (магистрали), а именно последовательным характером передачи информации по системной шине (магистрали)

Важно учитывать, что устройства ввода/вывода чаще всего представляют собой устройства на «жесткой логике». Иногда устройства ввода/вывода имеют в своем составе процессор, то есть представляют собой небольшую специализированную микропроцессорную систему

Это позволяет переложить часть программных функций на устройства ввода/вывода, разгрузив центральный процессор системы.

Опасность намного большего масштаба

На самом деле, опасность квантовых мощностей намного шире, чем блокчейн. Представьте себе, сколько современных систем защищены шифрованием — и считаются безопасными, их действительно невозможно взломать мощностями обычного компьютера. Но что если их попробовать вскрыть с помощью квантового компьютера? Они окажутся беззащитны.

Финансовые системы, секретные государственные данные — все, абсолютно все может оказаться в чужих руках при наличии нужных мощностей. Именно поэтому вокруг разработки квантовых компьютеров сейчас ажиотаж на уровне государств — никому не хочется быть “вскрытым” быстрее, чем появится защита нового порядка.