ДЕНЬ, КОГДА ВСПЛЫЛА РЫБА

Детали процессора Intel. Кремниевый фотонный модуль с объемом 50 гигабайт (слева)
 подключается к микросхеме

Что придет на смену нашим компьютерам, гаджетам и бытовым приборам

Ток побежал по спину

Подготовка к свержению электрона с пьедестала главной элементарной частицы, при помощи которой работают все устройства, приводимые в действие за счет электрического тока, — компьютеры, всевозможные гаджеты и бытовая техника, — началась не пять и даже не десять лет назад, а намного раньше.

Мысль, что ток может проходить по приборам без участия заряда электрона, стала актуальна после того, как физики Альбер Ферт и Петер Грюнберг в 1988 году независимо друг от друга открыли эффект гигантского магнетосопротивления (Giant magnetoresistance — GMR). За это через девятнадцать лет они получили Нобелевскую премию по физике. Но этого могло и не случиться, если бы еще раньше исследователи Отто Штерн и Вальтер Герлах не обнаружили наличие у электрона спина — некоего подобия маленькой оси, вокруг которой он вращается.

Квантовый словарь

Что нужно знать, чтобы понять компьютер настоящего и будущего

Спин. - Мир электронов, протонов, нейтронов и кварков чрезвычайно мал, его нельзя разглядеть, но можно смоделировать. Так, в условной модели спин представляет собой стержень, на котором вращается элементарная частица, подобно оси, на которой крутится Земля.

Спинтроника. - Область современной физики, которая занимается переносом тока не при помощи управления зарядом электрона, а благодаря воздействию на его спин магнитного поля. Спинтронные гаджеты, которые сейчас создают инженеры, будут намного чувствительнее и быстрее, чем стандартные электронные девайсы.

Фотоника. - Еще одно весьма актуальное для нынешних физиков научное направление. Тут ученые предлагают совсем отказаться от тока и передавать информацию при помощи лучей света по оптоволокну. По сути, сети интернет-провайдеров уже давно работают на оптических волокнах. Однако ученые стремятся создать компьютер, использующий только фотоны вместо электронов. Но это очень непростая задача, так как работать с сигналом, переносимым фотонами, сложно — для этого машина должна быть основана не на двоичной системе вычисления (как все наши современные компьютеры), а на иной архитектуре, которая пока еще не придумана.

Оптоэлектроника. - Гибрид фотоники и электроники. Информация передается очень быстрыми фотонами по полимерным или стек­лянным волокнам, но дальше преобразуется в простой электронный сигнал, что сильно ускоряет работу компьютера или гаджета и дает пользоваться привычной двоичной системой кодирования.

Квантовый компьютер. - Супермощная, невероятно быстрая, умная и самая несокрушимая в плане безопасности машина. Ее работа основана на квантовой механике, которая в корне отличается от обычных законов физики. Тут все частицы моделируются с таким огромным приближением, что можно представить не только их спин, но и увидеть, как он поворачивается в сторону, то есть оказывается в координате трехмерного пространства, в суперпозиции. Благодаря этому компьютер может обрабатывать гораздо большее количество данных и надежно их шифровать — однажды закодированная квантовая система никогда не возвращается в прежнее состояние, она постоянно меняется.

Кубит. - Квантовый бит, или наименьший элемент хранения информации в квантовом компьютере, который все же вмещает в себя намного больше данных, чем обычный бит современных компьютеров. Трехмерность кубита, которая создается за счет суперпозиции, позволяет ему распараллеливать задачи, то есть запускать сразу несколько сложных вычислительных процессов без потери скорости и качества работы.