Квантовые компьютеры — устройства, использующие явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Квантовые компьютеры вряд ли станут персональными в привычном смысле этого слова, объяснил он Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных.
18 самых интересных фактов о квантовых компьютерах
Так что, готовимся к очередям за квантбуками и квайфонами? Не советует торопиться директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков: Виктор Задков директор Института спектроскопии РАН «Компьютеров, универсальных с точки зрения квантовых вычислителей, до сих пор мало, и они все имеют не очень высокую надежность вычислений. Особенно при увеличении числа вот этих самых кубитов. Когда вы работаете с всего несколькими кубитами — 10, 15, 20, 30, 100, — то каждый кубит, в свою очередь, при обработке на квантовом уровне производит ошибки. Они неизбежны. Поэтому вокруг каждого элемента, обрабатывающего отдельные кубиты или схему кубитов, городится схема, исправляющая ошибки. Математики в этом хорошо преуспели.
Дальше вопрос: в тех схемах тоже ошибки, они же тоже квантовые, и это бесконечная череда исправления ошибок. Поэтому, так или иначе, схемы, которые предназначены чисто для квантовых вычислений, пока те, которые работоспособны содержат не очень большое количество кубитов.
С тех пор в гонку, помимо исследовательских институтов, включились коммерческие компании: IBM, Intel, Google, Microsoft, Alibaba и другие. За 25 лет прогресс в этой области дошел до создания квантового процессора на 1000 кубитов. Кубит квантовый бит — главная единица информации в квантовых вычислениях по аналогии с двоичным битом на привычных нам устройствах. У кубита есть суперпозиция, способность существовать в нескольких состояниях одновременно, тогда как классический бит может находиться лишь в одном — 0 или 1.
Это делает квантовые вычисления во много раз производительнее и быстрее. Чаще всего кубиты это частицы меньше атома: электроны или фотоны, которые помещают, например, в магнитное поле. По мере развития технологий и достижения первых успехов, кванты стали выходить за пределы научных кампусов и превращаться в готовые продукты для компаний. По прогнозам аналитиков BCG, квантовые вычисления обладают сотнями потенциальных применений, каждое из которых создает бизнес-ценность на десятки миллиардов долларов. Появляются модели коммерческих квантовых компьютеров, доступных для аренды и покупки.
Для кубитов IBM и Google безошибочная работа кубитов означает, что каждый логический кубит должен состоять из 1000 физических кубитов. Для логического кубита Nord Quantique нужен всего один физический кубит или, по крайней мере, десятки, а не тысячи всех этих петелек, резонаторов, коаксиальных разъёмов и прочей мелочи, которая в масштабе представляет то, что мы видим на современных фотографиях квантовых систем: огромные хромированные люстры.
Для безошибочных квантовых расчётов необходимо тысячу физических кубитов представить одним-единственным логическим кубитом. Ничем иным как расточительством такое не назовёшь. Это проблема, решить которою пообещали немецкие, чешские и японские учёные. Учёные сделали из фотонов «кошку Шрёдингера». Источник изображения: Peter van Loock Традиционный метод предполагает создание отдельных кубитов — сверхпроводящих, из холодных нейтральных атомов, фотонов или в другом виде — и последующее их запутывание друг с другом. Только запутывание кубитов позволяет запускать на них квантовые алгоритмы и получать результат без ошибок при соблюдении всех необходимых условий. Учёные из университетов Майнца Германия , Оломоуца Чехия и Токио Япония предложили элегантное решение, которое реализует три возможности в одном: объединили несколько фотонов в одном коротком световом импульсе с присущей системе врождённой способностью исправлять ошибки.
Таким образом, нет необходимости генерировать отдельные фотоны в виде кубитов с помощью многочисленных световых импульсов, а затем заставлять их взаимодействовать как логические кубиты, — заявил профессор Питер ван Лоок Peter van Loock из Майнцского университета. Фактически речь идёт о создании импульса из нескольких запутанных фотонов все они описываются одной волновой функцией. С одной стороны, это всё же пакет элементарных частиц, который можно представить как объединение нескольких физических кубитов в один логический. Но с другой стороны, это достаточно малый объект, если так можно сказать о коротком импульсе, который может рассматриваться как один единственный кубит одновременно физический и логический с функцией коррекции ошибок, что может существенно упростить создание безошибочных универсальных квантовых вычислителей. Наконец, в отличие от криогенных платформ IBM и Google на сверхпроводящих кубитах, оптические кубиты позволяют работать в условиях комнатной температуры, а это важнейший момент для широкой коммерциализации квантовых платформ. Тестовые прогоны показали двукратное увеличение времени когерентности кубитов, что ускоряет расчёты, а также правильность выбранной стратегии по уменьшению ошибок в вычислениях. Вскоре прототип компьютера Advantage 2 будет доступен через облачный сервис компании — это будет самая мощная квантовая платформа в мире.
Источник изображения: D-Wave Следует подчеркнуть, что слова о мощности той или иной квантовой платформы необходимо воспринимать со здоровым скептицизмом. Во-первых, не существует единой метрики, которая позволила бы сравнивать квантовые платформы, работающие на принципиально разной элементной базе: на холодных нейтральных атомах, сверхпроводящих кубитах, фотонах, спинах элементарных частиц, ионных ловушках и так далее. Во-вторых, квантовая платформа D-Wave заточена для решения задач оптимизации, что не делает её универсальной. Наконец, квантовый компьютер D-Wave удерживает согласованное когерентное состояние кубитов особым образом — переводя их в возбуждённое состояние и ожидая, пока они не успокоятся — не перейдут в состояние с минимальной энергией, что станет ответом на запрограммированную задачу заданный алгоритм. Поэтому есть смысл сравнивать системы D-Wave предыдущих и новых поколений. Как утверждают в компании, квантовые компьютеры Advantage 2 значительно превосходят компьютеры Advantage. Например, они в 20 раз быстрее решают задачи по исследованию таких необычных магнетиков, как спиновые стёкла.
Это важное семейство сложных для классических компьютеров задач оптимизации. Также система Advantage 2 в два раза быстрее выполняла расчёты при моделировании материалов и демонстрировала значительно меньше ошибок. Всё это стало возможным как за счёт новой топологии сверхпроводящих кубитов, что увеличило количество возможных связей с 15 до 20, так и за счёт удвоения времени когерентности, а также благодаря дальнейшему увеличению масштаба платформы и снижению уровня шумов в новых интегральных схемах. Для коммерческих поставок компания планирует собирать системы из 7000 кубитов. Они должны быть доступны до конца текущего года, но могут задержаться. Прототип Advantage 2 с 500 кубитами был готов полтора года назад. За прошедшее с тех пор время компания смогла изготовить только 1200-кубитовый прототип, что указывает на сильное отставание от ранее анонсированного графика.
Платформа показала высокую скорость работы и способность к обучению, что в перспективе найдёт широкое применение. Одна из ранних версий российского процессора на сверхпроводящих кубитах. Сейчас на нём тестируются алгоритмы обучения для квантовой нейросети, которая может определять сорт вина по его химическому составу и диагностировать рак молочной железы», — сказано в пресс-релизе МФТИ. Разработанный и созданный в МФТИ процессор, очевидно , на трансмониевых сверхпроводящих кубитах, подобно квантовым процессорам IBM и Google, может похвастаться характеристиками мирового уровня — средним временем жизни кубита порядка 14 мкс и средним временем одной квантовой операции на уровне 50 нс. Учёные из МФТИ быстро наращивают число работающих кубитов в своей платформе, за два—три года пройдя путь от двухкубитовых к 12-кубитовым схемам, и планируют в ближайшее время собрать 16-кубитовый вычислитель с прицелом на дальнейший рост. Важной особенностью новой системы также стал переход на двухмерную компоновку кубитов, тогда как раньше они располагались в одной плоскости, что необходимо для дальнейшего масштабирования платформы. Работа демонстрирует не только нашу способность показывать новые результаты на мировом уровне, но обещает и значительный прогресс в практическом применении квантовых технологий, так как мы всегда стремимся тестировать наши устройства на реальных задачах», — добавил профессор МФТИ Олег Астафьев.
Разработка в России квантовых компьютеров на сверхпроводящих кубитах — это только часть обширной программы исследований новых квантовых технологий. Согласно утверждённому плану развития квантовых платформ в стране, предложенному госкорпорацией «Росатом» и принятому к реализации с 2019 года, российские учёные работают также с кубитами на ионах, холодных нейтральных атомах и фотонах в добавок к хорошо изученным за прошедшие годы сверхпроводящим кубитам. Им уже воспользовались исследователи из 61 страны, а больше всего пользователей оказалось из США. При этом американские квантовые платформы закрыты для входа из Китая. Это ничего не меняет, сообщают китайские учёные, для науки не должно быть границ. ИИ-генерация «китайский квантовый компьютер», стиль «аниме». Если для науки, то вопросов нет.
Но с точки зрения практического применения квантовые компьютеры — это тёмный лес. Не секрет, что в области разработки и изучения ценности квантовых систем Китай отстаёт от США. Та же компания IBM начала углубляться в эту область в конце 90-х годов прошлого века. У американских разработчиков 20 лет форы, а это дорогого стоит. Сегодня в активе IBM 433-кубитовые сверхпроводимые процессоры Osprey и перспективные 1121-кубитовые Condor. На этом фоне 72-кубитовый компьютер Wukong китайской компании Origin Quantum выглядит бледно. Но стоит принимать во внимание, что Origin Quantum создана в 2017 году и к настоящему дню проделала гигантский для себя путь.
Источник изображения: Origin Quantum Свой первый квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах Origin Quantum изготовила и отправила неназванному клиенту в 2020 году. Вторая система — Wuyuan, состоящая из 24 кубитов , была поставлена заказчику в 2021 году. Третья и лучшая на сегодняшний день система компании — Wukong, из 72 кубитов, была поставлена в 2022 или в начале 2023 года. Именно она была введена в эксплуатацию и выделена в облачный доступ. По сообщению источника, по состоянию на 10:00 утра 15 января 2024 года количество удалённых обращений к Origin Wukong превысило 350 000. Среди тех, кто вошел в систему, были пользователи из Болгарии, Сингапура, Японии, России и Канады, но США лидировали в подсчёте, хотя конкретных цифр не было представлено.
И по его мнению, эта проблема будет решена в рабочем порядке при доработке программно-аппаратных комплексов. Тем не менее, несколько лет назад в материале для РБК. Тренды глава Национальной квантовой лаборатории Руслан Юнусов пояснял, что «даже высокозащищенные методы, основанные на криптографии с открытым ключом, могут запросто быть взломаны квантовым компьютером». Отсюда и квантовая гонка, и сотни миллиардов инвестиций в технологию», — сообщалось в публикации. Отсюда, добавим, и стремление разработать защиту. Как уточнил руководитель группы Центра информационной безопасности «Инфосистемы Джет» Станислав Калабин, «на текущий момент квантовые вычисления все еще стоят дорого и доступны только отдельным компаниям». Уже сейчас необходимо пилотировать и внедрять постквантовое шифрование для объектов критической инфраструктуры, соглашается гендиректор холдинга Т1 Игорь Калганов. И как уточняют опрошенные эксперты, свои достижения в этой области уже есть и у России, в том числе благодаря вниманию властей РФ. История с квантовыми компьютерами не нова как для мира, так и для России, пояснил «НГ» директор Центра научно-технологического прогнозирования Института статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики Александр Чулок. И конечно, специалисты давно отмечают, что появление квантовых компьютеров может бросить вызов в том числе с точки зрения кибербезопасности», — уточнил он. Так что этот вопрос абсолютно актуальный, — сообщил эксперт. Ведь мы ускоренными темпами переходим к цифровой экономике, кроме того, сейчас активно развивается концепция умного города, формируются цифровые двойники предприятий, искусственный интеллект используется при постановке диагнозов. Россия, как считает эксперт, должна принять квантовый вызов.
Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду
Новости. Впервые квантовый компьютер продан клиенту. Самое странное во всей этой истории — у научного сообщества до сих пор нет полной уверенности, что обсуждаемый квантовый ко. Современные конструкции квантовых компьютеров часто имеют вид люстры для удовлетворения экстремальных требований к охлаждению. Новости / Компьютеры. Но это не есть квантовый компьютер, поскольку при работе квантовых компьютеров неизбежны ошибки, которые возникают при выполнении операций. Квантовый компьютер больше напоминает красную ртуть (ссылка) конца ХХ века, нежели реальную перспективную разработку.
Инвестиции в квантовые компьютеры: на что стоит обратить внимание
Воодушевленные квантовым подходом алгоритмы Microsoft созданы для будущих квантовых компьютеров и позаимствовали принципы квантовой физики для решения чрезвычайно сложных вычислительных задач. Вместе с тем, они также способны работать на обычных, повсеместно распространенных компьютерах. Эти достижения помогут врачам обнаруживать рак и другие заболевания на более ранних стадиях, разрабатывать новые препараты для лечения расстройств и нарушений, в которых на сегодняшний день сложно измерить результативность терапии, а также вместо инвазивных процедур, например, биопсии, для диагностики рака применять снимки. Квантовые алгоритмы Microsoft имеют особенно высокую практическую ценность для решения проблем оптимизации, которая заключается в просеивании огромного числа вероятностных сценариев для вычисления оптимального решения. Эти задачи настолько сложны и требуют таких вычислительных мощностей, что современные технологии пока не в состоянии эффективно справляться с ними.
Типичным примером может служить регулирование дорожного трафика в масштабе всего мегаполиса, выделение взлетно-посадочных полос в загруженных международных аэропортах или определении наилучшей очередности действий в сложных промышленных процессах с участием большого количества разнообразного производственного оборудования. Кроме вклада в работу Case Western Reserve для более быстрого и надежного обнаружения рака и других болезней квантовая команда Microsoft сотрудничает с Dubai Electricity and Water Authority , применяющей квантовые алгоритмы для расчета идеально сбалансированного распределения энергетических ресурсов по электросетям. Willis Towers Watson , являющаяся глобальным поставщиком консультационных и посреднических услуг и решений, также анализирует возможности квантовых алгоритмов Microsoft по улучшению сложных математических моделей, используемых компанией для расчета рисков и определения инвестиционных стратегий. Используя квантовые биты, так называемые топологические кубиты, исследователи Microsoft разработали данные алгоритмы как часть более глобальной инициативы по созданию самого стабильного и масштабируемого квантового компьютера в индустрии.
По их словам, как только он будет создан, квантовая вычислительная платформа позволит ученым за считанные минуты производить вычисления, которые заняли бы у нынешних компьютеров миллиарды лет. Квантовые алгоритмы создают симуляции работы систем будущего, но в то же время могут быть запущены на существующих компьютерах уже сегодня. По мере прогресса в разработке квантового компьютера общего назначения, заинтересованные компании могут присоединиться к сети Microsoft Quantum Network , что дает им доступ к сервисам, также инспирированным квантовым подходом, работающим на Microsoft Azure и классическом аппаратном обеспечении, таком как процессоры CPU и GPU, а также матрицы FPGA. Джулия Лав, директор по развитию квантового бизнеса Microsoft.
Фото Марка Малиджана. Любой родитель знает, что достаточно приложить руку ко лбу ребенка и станет понятно, есть ли у него повышенная температура или нет. Однако принять правильное решение, что делать в этом случае — подождать и посмотреть на дальнейшее состояние, дать лекарство или незамедлительно вызвать неотложку — без термометра намного сложнее.
Компания также представила чип под названием Heron, который имеет 133 кубита, но с рекордно низкой частотой ошибок, в три раза ниже, чем у ее предыдущего квантового процессора. Исследователи обычно заявляют, что современные методы исправления ошибок потребуют более 1000 физических кубитов для каждого логического. Тогда машине, способной выполнять полезные вычисления, потребуются миллионы физических кубитов. Но в последние месяцы физики заинтересовались альтернативной схемой исправления ошибок, называемой квантовой проверкой четности с низкой плотностью qLDPC.
Согласно препринту исследователей из IBM, комп ани я обещает сократить число нужных кубитов в 10 и более раз. Препринт IBM — это « отл ичная теоретическая работа.
С 2016 года компания IBM: построила более 30 квантовых компьютеров, более 20 из них сейчас работают в режиме онлайн, организовала доступ к квантовым компьютерам через Интернет. У нас в сети больше квантовых компьютеров, чем во всем остальном мире вместе взятом". За этим направлением гонится множество очень умных людей с большим капиталом. Simone Severini, директор по квантовым технологиям в Amazon Web Services: "Еще предстоит проделать значительную научную и инженерную работу, прежде чем мы получим масштабные квантовые вычисления. Мы видим растущий интерес со стороны клиентов, которые хотят изучить эту технологию. Но еще слишком рано говорить об успешных технологических подходах". Генеральный директор IonQ Pete Chapman говорит: "... К концу 2023 года у компании будут коммерческие приложения для клиентов.
У нас есть шанс стать первыми. В ближайшие несколько лет рынок будет принадлежать нам".
Это включает электромагнитную силу - например, IBM ограждает свои бесценные квантовые биты, или кубиты, мю-металлами, чтобы уничтожить все магнитные поля. А также температурный режим. Все атомы с температурой более абсолютного нуля по определено находятся в вибрационной форме, и любая температура более чем на 10-15 тысячных доли градуса выше нулевого значения попросту сотрясает квантовые биты до такой степени, что они не могут сохранять "когерентность". По этой причине квантовые компьютеры, созданные по последнему слову техники, должны быть охлаждены криогенным способом с помощью дорогостоящих и сложных устройств, перед тем как кубиты будут поддерживать свое состояние в течение длительного времени и станут востребованными. Но австралийская компания утверждает, что она создала квантовый микропроцессор, которому не требуется ничего из перечисленного.
Он прекрасно работает при комнатной температуре. Сейчас он размером со стоечный блок. В ближайшее время он достигнет размеров обычной видеокарты, а затем станет настолько мал, что его можно будет устанавливать в мобильные девайсы наравне с обычными процессорами.
Все новости
- VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе
- Прорыв в квантовых вычислениях: Китай запускает мощнейший 504-кубитный квантовый компьютер
- Мнения экспертов
- Курсы валюты:
1. Схема хранения информации
- Microsoft решила проблему квантовых компьютеров: Будущее: Наука и техника:
- Мнения экспертов
- Разработчик квантовых компьютеров IonQ поможет в модернизации энергосистемы США
- Задача коммивояжера не под силу даже суперкомпьютеру
- квантовый компьютер — последние новости сегодня | Аргументы и Факты
Новости про квантовые компьютеры
В облаке эти задачи уже решены за счет отказоустойчивых высокодоступных сервисов, инструментов и мер безопасности, а также публичного облачного API, с которым могут работать пользователи", - прокомментировал управляющий директор VK Tech Павел Гонтарев. Доступ к квантовым вычислениям на облачной платформе будет открыт для исследователей и бизнес-пользователей. Также он станет основой для обучения разработчиков, которые используют квантовые технологии для решения прикладных задач. Сейчас квантовые компьютеры уже разрабатывается в России и в мире", - заявил руководитель научной группы "Квантовые информационные технологии" РКЦ Алексей Федоров.
В сегмент все активнее заходят бигтехи.
Например, Intel в середине 2023 года выпустил свой первый 12-кубитный квантовый кремниевый чип Tunnel Falls. В компании это трактуют как очередной шаг к созданию полнофункциональной коммерческой системы квантовых вычислений. Недавно техногигант стал одним из инвесторов канадской Photonic Inc. Стартап создает одну из первых в мире масштабируемых, отказоустойчивых и унифицированных платформ для квантовых вычислений и сетей на основе связанных кремниевых спиновых кубитов.
Один из недавних прорывов — в начале декабря 2023 года IBM представила новейший чип для квантового компьютера Condor с более 1000 кубитами. Это рекордный показатель на данный момент. Предыдущий рекорд был установлен годом ранее — и тоже IBM 433 кубита.
Физики также выявили, что для дальнейшего развития квантовых компьютеров необходимы системы автоматической коррекции ошибок. Они использовали логические кубиты, виртуальные квантовые ячейки, состоящие из нескольких физических кубитов, чтобы автоматически исправлять возникающие ошибки. В 2023 году созданы квантовые процессоры на базе логических кубитов, демонстрируя эффективность в снижении частоты ошибок в долгосрочной работе.
Чип, созданный в сотрудничестве с Центром инновационных исследований квантовой информации и квантовой физики Китайской академии наук, может проводить килокубитные измерения и сопоставим по характеристикам с ведущими международными разработками. В России также активно развивают квантовые вычисления: Росатом работает над созданием отечественного квантового компьютера, и в стране уже создан 20-кубитный квантовый компьютер с планами на расширение до 50 кубитов, а также разрабатывается специализированное программное обеспечение, сообщает ТАСС.
Инвестиции в квантовые компьютеры: на что стоит обратить внимание
Новости об исследованиях Майкрософт в области квантовых вычислений см. Оценка ресурсов Квантовые компьютеры, доступные сегодня, позволяют проводить интересные эксперименты и исследования, но они не могут ускорить вычисления, необходимые для решения реальных задач. Квантовый компьютер и Новости. Прорыв на пути к квантовому компьютеру: работающий кремниевый чип с шестью кубитами. Квантовый компьютер и Новости. Прорыв на пути к квантовому компьютеру: работающий кремниевый чип с шестью кубитами. Чтобы этого избежать, выберите "Отмена" и войдите в аккаунт на компьютере.
Квантовый вызов потребует от бизнеса инвестиций
Время на сохранение квантов увеличили физики Китая. Взгляд в будущее : квантовый интернет. Физики РФ ускорили логические операции на сверхпроводящих квантовых компьютерах. Ученые РФФ разработают новые квантовые сенсоры на алмазном лазере.
Квантовые компьютеры должны взять на себя определенные вычисления, недоступные классическим машинам. Такая возможность имеется у них благодаря парадоксальным квантовым феноменам вроде запутанности и суперпозиции, которые позволяют кубитам существовать одновременно в нескольких состояниях. Однако квантовые состояния крайне нестабильны и подвержены ошибкам. Физики пытались обойти эту проблему, соединяя несколько физических кубитов в один логический кубит. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу Этот фокус выполняет процессор Heron. Пусть у него скромное число кубитов, всего 133, зато рекордно низкая частота ошибок — в три раза меньше, чем у предыдущего квантового процессора IBM. По распространенному среди специалистов мнению такой уровень «безошибочности» требует не менее 1000 физических кубитов на каждый логический.
Здесь будут обучать экспертов в области естественных наук написанию квантовых программ, которые помогут в диагностике заболеваний и создании новых лекарств. Classiq создал ПО для проектирования, которое автоматизирует низкоуровневые задачи, позволяя разработчикам не вникать в детали функционирования квантового компьютера. Швейцарская Terra Quantum разрабатывает гибридные квантовые приложения для науки о жизни, энергетики и финансов, которые будут работать на CUDA Quantum.
Эти машины выполняют вычисления на основе вероятности состояния объекта до его измерения — вместо 1 или 0 секунд. Это означает, что они могут обрабатывать экспоненциально больше данных по сравнению с классическими компьютерами, которые выполняют простые логические задачи и операции. Подобные технологии разрабатываются в течение десятилетий и по крайней мере две программы, написанные для квантового компьютера, датированы 90-ми гг.
Куквартная химия: что может 16‑кубитный и 20‑кубитный квантовый компьютер
Смотрите видео онлайн «В России создали 16-кубитный квантовый компьютер» на канале «ТАСС» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 13 июля 2023 года в 19:56, длительностью 00:01:01, на видеохостинге RUTUBE. Но впервые квантовый компьютер позволил замедлить химическую динамику с фемтосекунд до миллисекунд. В этом компьютере кубиты (квантовые биты) генерируются с помощью сверхпроводящих электронных резонансных цепей. Последние новости по теме квантовый компьютер: Россия к 2030 году планирует выйти на мировой рынок квантовых вычислений. Последние новости.
Все новости
- Российский квантовый центр, ФИАН и «Росатом» представили 16-кубитный квантовый компьютер на ионах
- Будущее квантовых компьютеров: перспективы и риски // Новости НТВ
- квантовый компьютер
- Путину показали самый мощный квантовый компьютер в России — 13.07.2023 — В России на РЕН ТВ
- Другие новости