Квантовые компьютеры могли бы решать задачи, недоступные классическим, если бы могли полноценно работать. Одно из препятствий — перевод квантовых алгоритмов из абстрактных математических понятий в код, понятный квантовой машине. Специалисты из США разобрались, почему так сложно заставить квантовые компьютеры выполнять алгоритмы и представили квантовый аналог виртуальной вычислительной машины.

Тогда как для программирования на обычных компьютерах существует масса языков, квантовые лишены такой роскоши. Языков квантового программирования пока очень мало, и они относительно сложны в применении. Это, как пишет MIT News происходит потому, что квантовые компьютеры не следуют классическим правилам выполнения шагов в определенном порядке — важному процессу, который называется управляющей логикой.

Специалисты из Лаборатории информации и искусственного интеллекта (CSAIL) Массачусетского технологического института описали новую концептуальную модель для квантовых компьютеров — квантовую контрольную машину, благодаря которой написание программного кода для квантовых компьютером станет чуть проще.

По мнению разработчиков, квантовые компьютеры не обязаны быть загадочными аппаратами, использовать которые могут только физики и математики.

Управляющая логика классических компьютеров проста и основана на бинарной оппозиции нулей и единиц, которые составляют инструкции для вычислительной архитектуры. У квантового компьютера основной элемент — это кубит, бит информации, существующий одновременно как ноль и единица. Квантовый алгоритм может выполнить суперпозицию из двух инструкций одновременно: это называют квантовой управляющей логикой.

Проблема в том, что существующие типы квантовых компьютеров не имеют аналога счетчика команд, как у классических компьютеров, который определяет, какое действие выполнять следующим. Программистам приходится вручную расставлять логические вентили. На это уходит много времени и легко ошибиться.

Для решения этой проблемы была разработана квантовая контрольная машина — набор инструкций, действующий так же, как виртуальная вычислительная машина. Характерной чертой квантовой контрольной машины стало то, что она включает в себя обратимые инструкции, которые необходимы квантовым алгоритмам, чтобы обрабатывать информацию, не нарушая случайным образом ее суперпозицию.