В 1994 году Питер Шор (Peter W. Shor) из AT&T Research на 35-м ежегодном симпозиуме по основаниям компьютерных наук, прошедшем 20-22 ноября в Санта-Фе (штат Нью-Мексико), представил свой известный алгоритм факторизации чисел, т.е. разложения их на простые множители, для гипотетических тогда квантовых компьютеров (см. arxiv.org/PS_cache/quant-ph/pdf/9508/9508027v2.pdf). До этой работы предполагалось, что надежность криптографических систем с открытым ключом гарантируется тем, что разложение большого числа на простые множители с помощью обычных компьютеров требует слишком много времени. Шор показал, что квантовые компьютеры, будь они созданы, могли бы справляться с этой задачей за несоизмеримо меньшее время. После этого интерес к квантовым компьютерам значительно возрос, и большинство стран включилось в гонку по реализации красивой теоретической идеи.

Через семь лет, в 2001 году, группа исследователей из IBM впервые произвела факторизацию числа 15 на 3x5, используя молекулярный квантовый компьютер с 7 квантовыми битами (Nature, 2001, Vol. 414, P. 883-887). Однако в данном эксперименте не был использован специфический квантовый эффект, называемый запутыванием (entanglement), что вызвало определенный скепсис среди специалистов. Полностью квантовая схема реализации алгоритма Шора была осуществлена в 2007 году двумя группами исследователей: одна из Китая, Великобритании и Германии (Physical Review Letters, 2007, Vol. 99, Art. 250504; pdf-версия на arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0705/0705.1684v3.pdf) и вторая из Австралии и Канады (Physical Review Letters, 2007, Vol. 99, Art. 250505; pdf-версия на www.physics.utoronto.ca/~dfvj/Publications%20by%20Daniel%20F%20V%20James/1-Refereed_Publications/58_Shor.pdf). Оба эксперимента основывались на схеме с фотонными кюбитами, объектом факторизации было все то же число 15. Однако они были достаточно сложны, поэтому поиски продолжались, и в 2009 году увенчались успехом.

На сей раз группа из Бристольского университета (Великобритания) использовала в эксперименте кремниевую пластину длиной 26 мм, покрытую слоем диоксида кремния, в котором была создана система волноводов. С их помощью была реализована система квантовых вентилей. Для вычислений были задействованы четыре фотона, т.е. четыре фотонных кюбита. Эффективность алгоритма Шора, опять-таки, была продемонстрирована на примере факторизации числа 15 (Science, 2009, Vol. 325, No. 5945, P. 1221; pdf-версия на arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0802/0802.0136v1.pdf).

Сергей САНЬКО