На сегодняшний день в мире существуют квантовые компьютеры на ионах, вмещающие до 32 кубитов. Google открыл свободный доступ к фреймворку для программирования квантовых комьютеров и эмулятору такого компьютера. Об этом 21 февраля «Известиям» заявил директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков, комментируя новость о том, что российские ученые создали 20-кубитный квантовый компьютер.
Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология
Руслан Юнусов: Именно так. Назову области применения, которые очевидны уже сегодня. Считается, что квантовый компьютер, манипулируя отдельными атомами, лучше справится с созданием новых материалов и новых лекарств. Он сможет взломать системы современного шифрования, но в то же время квантовая криптография защитит информацию на фундаментальном уровне. Ждут появления полноценного квантового компьютера финансисты и климатологи. Первым он крайне необходим для моделирования рынков и финансовых операций, вторым - для составления более точных сценариев климата и прогнозирования погоды. Даже самый мощный суперкомпьютер, по сравнению с квантовым, больше напоминает примитивный калькулятор Но я назвал только то, что мы знаем уже сейчас. Вы удивитесь, но на самом деле мы даже не представляем, на что по большому счету способен квантовый компьютер, в какие сферы он может проникнуть. Так происходит с большинством прорывных технологий. Руслан Юнусов: Да, аналогичная ситуация была когда-то с обычными компьютерами.
Их авторы создавали устройства под вполне конкретные задачи. Они были уверены, что жителям Земли, чтобы решить свои проблемы, достаточно примерно тысячи таких машин. Однако новые задачи стали расти как грибы после дождя. Если бы в 50-е годы создателям компьютеров сказали, что через 70 лет основные мощности компьютерного времени будут потрачены на игры или на майнинг криптовалют, они посмеялись бы над подобной ересью. Не сомневаюсь, что такая же история повторится и с квантовыми компьютерами. Эта техника будет совершенствоваться, начнет проникать в самые разные сферы жизни, кардинально их меняя. А когда это произойдет, когда квантовый компьютер станет достаточно мощным, те страны, у которых его не будет, окажутся неконкурентоспособными. А это уже вопрос не только технологического суверенитета, но и национальной безопасности. Поэтому ведущие государства активно включились в гонку, вкладывая в разработки миллиарды долларов.
Что такое квантовый "рубильник" Итак, квантовый компьютер сулит революцию, какую когда-то совершил в нашей жизни традиционный. Можно на пальцах объяснить его суть? Руслан Юнусов: Чтобы было понятней, начну с классического компьютера. Сегодня каждый школьник знает, что для кодирования информации применяется двоичная система с "0" и "1". Они реализуются в транзисторе, у которого есть два положения: "включен" и "выключен". В любом смартфоне таких "рубильников" несколько миллиардов. Принципиально важно, что в каждый момент времени каждый из миллиарда "рубильников" может быть только в одном положении. Это наименьшая единица информации - один бит. В квантовом компьютере все иначе.
Квантовый бит кубит может быть одновременно и в состояниях "0" и "1", и во всех их комбинациях. Кубит - это элементарная единица информации в квантовых вычислениях. Конечно, с точки зрения большинства людей, это звучит совершенно невероятно, но квантовая физика открывает такую возможность. Именно она позволяет квантовому компьютеру за счет параллельного выполнения сразу нескольких операций быстро решать задачи, которые не по силам мощному суперкомпьютеру. Самое главное, что квантовый выбирает из множества вариантов решения по-настоящему лучший, а не просто оптимальный.
По его словам, компьютеры помогут решать задачи в логистике, моделировании молекул.
Такое направление принесет успехи. Когда же создавались классические компьютеры, планировалось, что тысячи таких машин хватит на всю планету и будут решены определенные задачи. В июле 2023 года президенту России Владимиру Путину показали уникальный российский квантовый компьютер. Наш лидер побывал на форуме новых технологий и оценил изобретения по достоинству. Компьютер мощнее обычных на несколько порядков, то есть он в разы быстрее способен производить расчеты. С его помощью можно разрабатывать новые формулы химический соединений, например, лекарств.
Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
Очевидно, что для внедрения этой разработки в практику пройдут годы, если не десятилетия, но это уже тот результат, который можно развивать. К счастью, он такой не один и что-то может стать реальностью намного раньше. Например, предложенная датчанами оптико-механическая квантовая память на запоминании квантовых состояний фотонов в фононах.
Но это уже другая история. Решение Microsoft не только снижает частоту появления ошибок, но также позволяет исправлять ошибки, что открывает путь к коммерческим квантовым системам и новой эре в вычислениях. Источник изображения: Microsoft Современные квантовые платформы подвержены шуму и поэтому ошибки вычислений на них неизбежны и многочисленны. Например, согласно анализу специалистов Google, для достижения полной безошибочности вычислений каждый логический кубит должен состоять из 1000 физических кубитов. Тем самым коммерчески значимый квантовый компьютер из 1000 логических кубитов, на которых будут исполняться алгоритмы, должен состоять из 1 млн физических кубитов. Это будет безумно дорого, но также неэффективно уверяют в Microsoft.
Иначе говоря, необходимы такие решения, которые помогут снизить как частоту появления ошибок физических кубитов, так и логических. Это позволит создавать логические кубиты из меньшего числа физических кубитов и быстрее приведёт к появлению коммерчески значимых квантовых систем, ведь, худо-бедно, а собрать сегодня платформу из 1000 физических кубитов — это реально. Используя квантовую платформу компании Quantinuum на ловушках ионов и фирменный процессор Quantinuum H2, команда исследователей смогла объединить 30 физических кубитов в четыре высоконадёжных логических кубита. На этих четырёх кубитах было запущено свыше 14 тыс. Отдельные эксперименты были посвящены исправлению ошибок логических кубитов без разрушения их состояния. По мнению постановщиков экспериментов — это прорыв и начало новой эры квантовых вычислений.
Это шаг в правильном направлении для квантовых вычислений. Остается ещё много проблем, которые предстоит решить, а затем повсеместно внедрить, но теоретически компьютер со 100 такими логическими кубитами уже может быть полезен для решения некоторых задач, тогда как система с 1000 кубитами, по словам Microsoft, «может обеспечить коммерческое преимущество». Работа специалистов Microsoft, посвящённая этому исследованию, свободно доступна по ссылке. С кубитами в квантовых процессорах аналогичный подход может дать больше выгоды. Они тоже могут быть многоуровневыми, что увеличит плотность без усложнения архитектуры, а масштабирование квантовых систем пока является большой проблемой. Российские физики выбрали путь использования многоуровневых кубитов и это приносит результат.
Выпущенный в России 8-кубитный процессор. Лебедева и МФТИ, в которой доказана эффективность кутритов — трёхуровневых квантовых систем. Работа освещает два важных аспекта. Во-первых, это независимость от выбора платформы — кубит может быть в принципе любым. Во-вторых, один многоуровневый кубит может заменить два обычных для исполнения алгоритма. В качестве дополнительного эффекта можно ещё назвать симуляцию физических явлений, которые не поддаются расчётам на классических компьютерах.
Идентичность результатов указывает на высокую достоверность и воспроизводимость расчётов на разных аппаратных средствах и, конечно, на справедливость квантовых постулатов. И, конечно, тот факт, что мы впервые использовали ионные и сверхпроводящие кутриты также выделяет данное исследование: в мире насчитывается всего несколько групп, которые овладели этим методом», — сообщил директор Физического института им. Исследователи использовали кутриты — кубиты с двумя основными состояниями и одним дополнительным. С помощью кутритов исследователи смоделировали неравновесный фазовый переход нарушения симметрии чётности и времени. Такая симметрия нарушается, если изолированная физическая система начинает взаимодействовать с окружающим миром, теряя при этом часть своей энергии. Фактически платформами на кутритах был выполнен алгоритм, позволивший смоделировать различные режимы затухающих колебаний абстрактной квантовой системы.
Подобная концепция ранее была предложена научной группой хельсинского университета Аалто, однако, в отличие от финских коллег, российским учёным для реализации идеи потребовался всего лишь один кутрит вместо двух полноценных кубитов, что является более экономичным решением с точки зрения ресурсов квантового процессора. Предложенный подход обещает приблизить практическую ценность квантовых платформ без достижения умопомрачительного количества кубитов в архитектуре. Алгоритмы будут сложнее — этого не отнять. Но с математикой в России всегда было хорошо и это, очевидно, проще, чем создать ресурсоёмкий квантовый компьютер. Проделанная работа является важным шагом на пути к реализации защищенных логических кубитов с использованием кодов коррекции квантовых ошибок, так как именно утечка квантовой информации на этот уровень считается наиболее трудно исправляемой ошибкой. Кроме того, дополнительный уровень даёт новые возможности с точки зрения выполнения квантовых алгоритмов здесь и сейчас», — сообщила первый автор работы, сотрудник РКЦ и лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий Университета МИСИС Алёна Казьмина.
Но самое главное в проделанной работе — это потенциал к дальнейшему наращиванию числа состояний у отдельных кубитов. Поэтому российские физики не забывают также о куквартах, куквинтах и других многоуровневых кубитах. Разработка учёных на основе спиновых кубитов смогла выполнить операции при температуре в 20 раз выше, чем системы IBM и Google на сверхпроводящих кубитах. Это шаг в будущее к практичным квантовым вычислителям, заявляют разработчики. Источник изображения: Anna Kucera В прошлом специалисты UNSW неоднократно доказывали свою состоятельность в разработке квантовых вычислительных платформ. Новый проект обещает сделать квантовые компьютеры дешевле и надёжнее за счёт относительно большого скачка в необходимых для работы системах охлаждения.
На первый взгляд, разница незначительная. Но по факту — это условная пропасть между двумя показателями. И дело не только в том, что охлаждать до 1 K будет проще и дешевле, чем до 0 К. Это значит, что вся платформа поместится под одним теплоизоляционным кожухом без необходимости интерфейса между блоками с разным уровнем охлаждения. Масштабировать такие решения станет проще, а также появится возможность использовать классическую логику для коррекции ошибок квантовых алгоритмов. Квантовые процессоры Intel на спиновых кубитах работают при температуре менее 1 К, что делает платформу компании более сложной и дорогой.
В то же время Intel создаёт классическую логику для управления кубитами при охлаждении до сверхнизких температур, например, 22-нм чипсет Horse Ridge. Однако SoC Horse Ridge не может быть охлаждён ниже температуры 4 К, что заставляет охлаждать их отдельно и соединять через термоинтерфейс. Разработка австралийцев позволила заметно сузить разницу в охлаждении квантовых процессоров и логики и, похоже, постепенно позволит создать общую или гибридную квантовую платформу. В будущем ожидается создание множества компактных ядерных силовых установок для добывающих компаний на Земле и в космосе. Все они будут работать под дистанционным наблюдением с локальной автоматикой, для создания надёжных алгоритмов которой привлекаются квантовые компьютеры. Квантовые алгоритмы запускаются на фотонном оборудовании компании Orca Computing с привлечением безошибочных методологий компании Riverlane.
Microsoft открыл «новую эру» в области квантовых компьютеров
Квантовая интегральная микросхема является «сердцем» прототипа квантового вычислительного устройства, состоящего из классического компьютера и квантового «ускорителя». «В области производства квантовых компьютеров всё идёт в соответствии с графиком, 20 кубитов нам обещает Росатом показать в конце этого года. Но время идет, новости о квантовых компьютерах с завидной периодичностью выходят в свет, а мир все никак не перевернется. последние новости по теме на сайте АБН24. Физику Семерикову выдали премию за изобретение ионного компьютера.
В Китае создан 504-кубитный чип для квантового суперкомпьютера. На подходе 1000-кубитный
В 2020 Россия не обладала достижением в виде кубитов на ионах и располагала только 2 кубитами на других платформах, сегодня же российские ученые добились результата в 16 кубитов на нескольких платформах, при этом наибольшую вычислительную мощность показывает ионный процессор. До конца 2024 года планируется увеличить число кубитов до 50-100, что позволит решать задачи, которые обычный компьютер решать не сможет или будет делать это очень долго. В будущем, с ростом количества кубитов, подобные вычислительные устройства смогут решать сложные задачи гораздо быстрее, чем самые мощные суперкомпьютеры: оптимизация логистики в масштабах всей страны; моделирование химических соединений, с помощью которых можно создать новые лекарства и новые материалы; ускорение обучения искусственного интеллекта и криптоанализ современных алгоритмов шифрования. Пресс-служба Президента России.
Физики РФ ускорили логические операции на сверхпроводящих квантовых компьютерах. Ученые РФФ разработают новые квантовые сенсоры на алмазном лазере. Сибирские ученые создали прибор для сверхточного управления лазером. Создан первый квантовый компьютер на базе 48 логических кубитов.
И неважно, в Малайзии она или на другом конце галактики. Это и есть квантовая запутанность. Тут весь секрет в том, чтобы управлять поведением этих кубитов. Для этого придумали специальные штуки — квантовые вентили. Частица входит в них в одном виде, а выходит уже в другом. Есть вентили, которые из неопределённого состояния переводят кубиты во что-то понятное, а есть такие, которые делают наоборот — из конкретного "базисного" состояния отправляют обратно в суперпозицию. А поскольку они у нас состоят в отношениях, стало быть, партнёр немедленно отреагирует на такое дело. Тоже "перевоплотится". И благодаря всему этому получается следующее. Раз один кубит — это сразу две разных ситуации, то, можно сказать, что он соответствует двум обычным битам, потому что бит — это всегда одно из двух: либо 1, либо 0. Если кубит дружит с другим кубитом, то мы от их дружбы имеем сразу четыре разных варианта — значит, четыре бита. Присоединяется к ним третий — от их взаимодействия получаем уже восемь битов. А когда их компания насчитывает 300 человек, простите, кубитов, то это означает две в трёхсотой степени битов, а это, простите, примерное количество частиц во всей Вселенной. Считается, что первыми квантовый компьютер создали в компании IBM, это было в 2001 году, и компьютер тот был семикубитным. То есть в нём работали семь частиц, "запутанных" друг с другом. А вот, к примеру, 51 кубит, версия 2017 года. Наша отечественная, кстати. Творение Российского квантового центра, который одним из первых поселился в Сколково. На фото внизу — модель 2017 года от канадской компании D-Wave.
Устройство помещено в гладкий стеклянный корпус объемом 9 кубических футов. Компания собирается в 2023 году создать квантовый компьютер с 1121-кубитовым процессором. Долгосрочная цель — построить квантовую систему на миллион кубитов. Компания считает, что появление систем с 1000 кубитами снимет ограничения для коммерческого использования квантовых систем. Это самый мощный коммерческий квантовый компьютер в Европе, который имеет процессор в 27 кубитов. Систему будет использовать научно-исследовательский институт Фраунгофера. Контролируемые кубиты Intel в январе 2018 года объявила о поставке тестового квантового процессора с 49 кубитами под названием Tangle Lake. Но более интересна работа другого подразделения компании, которое пытается разработать кубиты из традиционного кремния. Это открывает возможности для производства крошечных квантовых процессоров с миллионами кубитов, которые можно охлаждать почти до абсолютного нуля. Кстати, компания работает и над этим. Horse Ridge в будущем поможет масштабировать многокубитовые квантовые системы. Она занялась выпуском общедоступных 5-кубитных чипов.
Дайджест новостей о квантовых технологиях за 24 ноября-8 декабря
В Росатоме заявили о создании 20-кубитного квантового компьютера. Google открыл свободный доступ к фреймворку для программирования квантовых комьютеров и эмулятору такого компьютера. Рассказываем, как появился первый квантовый компьютер, сколько кубитов в современных процессорах и какие задачи они могут решать. Квантовый компьютер может выполнять «n» задач в «n» параллельных вселенных и достигать конечного результата.
Миллиарды рублей и почти ноль понимания. Зачем нам квантовый искусственный интеллект
Квантовое преимущество — способность квантовых вычислительных устройств решать доступные классическим компьютерам проблемы, но быстрее. На ежегодной конференции IBM по квантовым вычислениям Quantum Summit 2023 корпорация представила новейший 133-кубитный квантовый процессор Heron и первый модульный квантовый компьютер IBM Quantum System Two на его базе. Что такое квантовый компьютер и с кем придется конкурировать России при его разработке? Учёные из МФТИ разработали и протестировали сразу несколько квантовых компьютеров, которые обнаруживают ошибки в работе друг друга. В перспективе возможно создание «квантового интернета», когда удаленные квантовые компьютеры будут объединены в сеть за счет обмена квантовыми состояниями. Что такое квантовый компьютер и с кем придется конкурировать России при его разработке?
Первые в мире: ученые МФТИ добились прорыва в области квантовых компьютеров
Рассказываем, как появился первый квантовый компьютер, сколько кубитов в современных процессорах и какие задачи они могут решать. По этой причине квантовые компьютеры, созданные по последнему слову техники, должны быть охлаждены криогенным способом с помощью дорогостоящих и сложных устройств. Новая версия квантового компьютера IBM совершила очередной эволюционный шаг. Во время IBM Quantum Summit 2022 компания анонсировала квантовый процессор Osprey, включающий 433 квантовых бита.
Квантовые технологии изменят мир. Новости квантовых компаний.
Команда опубликовала свою работу в журнале Nature Physics. Читайте «Хайтек» в В данной работе исследователи из QuTech, компании, созданной в результате сотрудничества между Делфтским технологическим университетом и TNO, создали разумную комбинацию существующих методов для хранения квантовой информации. Марта Пита-Видаль, соавтор, объясняет: «Двумя наиболее многообещающими типами являются спиновые кубиты в полупроводниках и трансмононные кубиты в сверхпроводящих схемах. Однако у каждого типа есть свои проблемы. Например, спиновые кубиты малы и совместимы с текущими промышленные технологии, но они борются с взаимодействием на больших расстояниях.
Модель умела решать довольно сложные задачи по алгоритму Дойча — Йожи. Дальше свои версии ЯМР-компьютеров стали по цепочке появляться во многих мировых институтах и лабораториях — к сожалению, их фотографии отыскать в Сети довольно сложно — учёные неохотно публикуют изображения своих детищ, вероятно, из соображений секретности. Зато ими охотно делились корпорации в своих пресс-релизах. Вот, например, фото первого в мире 16-кубитного процессора от компании D-Wave, одного из ведущих вендоров в этой отрасли.
Первый 16-кубитный процессор от D-Wave Systems Фото: IXBT Конечно, такая мощность далеко не предел — например, та же D-Wave Systems в 2022 году объявила , что собирается разработать квантовый компьютер аж на 7000 кубит. Но пока это остаётся на уровне фантазий — а самый мощный на сегодняшний день квантовый компьютер работает на 1225 кубитах и принадлежит американскому стартапу Atom Computing. А что сейчас? Квантовые компьютеры уже вышли из области теоретических моделей, построены и давно работают.
На момент написания статьи такие машины есть у многих компаний и научно-исследовательских институтов. Какие задачи могут решать квантовые компьютеры Сразу скажем: квантовые компьютеры пока ещё слишком сырые, чтобы массово решать конкретные прикладные задачи. Всё, о чём пойдёт речь дальше, относится либо к отдельным кейсам, либо к отдалённым прогнозам. Разработка новых лекарств и материалов.
Квантовый компьютер может создать новое химическое соединение и просчитать его взаимодействие с уже существующими структурами. Классические, даже сверхмощные, компьютеры неспособны быстро справиться с такой задачей. Подсчитано , что моделирование молекулы из 70 атомов займёт у классического компьютера около 13 миллиардов лет, тогда как у квантовых вычислителей на этой уйдёт всего пара минут. На практике такое моделирование востребовано в генной инженерии, при разработке и создании новых лекарств и материалов.
Оптимизация процессов в логистике и энергетике. Построение оптимальных маршрутов, распределение подачи тепла и света, прогнозирование спроса и другие сложные комбинаторные задачи — вполне в компетенциях квантовых компьютеров. Здесь наш герой выступает одновременно и панацеей, и угрозой. С одной стороны, на основе квантовых ключей можно создавать совершенные средства защиты, которые человеку взломать просто не под силу.
С другой — квантовый компьютер способен за несколько секунд подобрать ключи почти к любому классическому алгоритму — например, к тому же RSA-2048. Поэтому разработка новых квантовых протоколов видится уже не как символ прогресса, а скорее как насущная необходимость. Если хотите лучше разобраться в нюансах квантовой криптографии, почитайте книгу « Апокалипсис криптографии » Роджера Граймса.
Потребуются лицензии на поставки криогенных КМОП-схем, используемых в квантовых компьютерах, а также на сами квантовые компьютеры. Источник изображения: unsplash. Ужесточение экспортного контроля — очередной шаг Японии в глобальном стремлении контролировать поток стратегических технологий. Этот шаг призван улучшить контроль за экспортом компонентов военного назначения и согласуется с аналогичными тенденциями по всему миру, заявило в пятницу Министерство экономики, торговли и промышленности. Изменения вступят в силу в июле 2024 года, после периода общественного обсуждения до 25 мая.
В прошлом году Япония расширила ограничения на экспорт 23 видов передовых технологий производства микросхем. Эта мера последовала за попытками США ограничить доступ Китая к ключевым полупроводниковым процессам. Официальные лица Вашингтона оказывают давление на своих международных партнёров, таких как Япония и Нидерланды, требуя присоединиться к торговым санкциям в отношении Китая, который США рассматривают как геополитического и потенциально военного соперника. В основе разработки лежит нитрид галлия GaN , десятилетиями использующийся для выпуска синих светодиодов. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3. И первые, и вторые операции можно выполнять с помощью пар запутанных фотонов. Другое дело, что их запутывание остаётся относительно сложным процессом, требующим особенных источников света, к примеру, на основе нитрида кремния или фосфида индия. Переход на нитрид галлия, хорошо знакомый производителям светодиодов и чипов, позволит шире и мощнее использовать квантовые каналы связи, а также подумать о создании квантовых систем на чипе.
Разработанный китайскими учёными источник запутанных фотонов представляет собой вытравленное на плёнке нитрида галлия кольцо диаметром 120 мкм сама плёнка выращена на сапфировой подложке традиционным способом. При освещении кольца лучом лазера в инфракрасном диапазоне часть фотонов оказываются в своеобразной ловушке и начинают перемещаться по кольцу. Некоторые из таких частиц становятся резонансными парами. Резонансные пары, в свою очередь в процессе так называемого четвертьволнового смешения — известного явления в нелинейной оптике кольцо из нитрида галлия — это и есть нелинейный оптический канал , порождают новую пару уже запутанных друг с другом частиц. Измерения показали, что возникающая в кольце нитрида галлия запутанность такого же качества, как и в случае с другими квантовыми источниками света. Иными словами, предложенное решение можно брать на вооружение при проектировании оборудования для квантовых каналов связи и для квантовых процессоров. Более того, диапазон длин волн у GaN-источника света простирается до 100 нм против 25,6 нм у «традиционных» источников света. А это, в свою очередь, позволит расширить и уплотнить каналы передачи квантовой информации.
По словам разработчиков, помимо квантового источника света, GaN также является многообещающим материалом для изготовления других компонентов квантовых схем, включая лазер с накачкой и детекторы лёгких частиц. Решением проблемы станет открытие квантовой памяти, которая позволит сохранять и считывать квантовые состояния без разрушения. Это сняло бы проблему квантовых повторителей и развёртывания глобальных сетей квантового интернета. Источник изображений: Imperial College London Группа учёных из Имперского колледжа Лондона предложила свой способ решения этих проблем. Они создали и испытали платформу по записи квантовых состояний фотонов в облаке атомов рубидия. Нейтральные холодные атомы, как хорошо известно, часто выступают в роли платформ с ярко выраженными квантовыми свойствами. Исследователи создали целую систему для генерации фотонов, преобразования их длин волн в необходимую для передачи по волоконно-оптической сети и записи в облако атомов рубидия. Своеобразным активатором «памяти» стал лазер, импульс которого включал её и отключал.
Фотоны генерировались квантовыми точками, а затем с помощью фильтров и модуляторов им придавалась другая частота, соответствующая длине волны 1529,3 нм для передачи по оптике. До попадания в облако атомов рубидия частота фотонов подвергалась ещё одной корректировке, но уже с прицелом на то, чтобы атомы рубидия могли их поглощать. Такую память назвали ORCA нерезонансное каскадное поглощение. Лазерный импульс, о котором упоминали выше, своим воздействием менял свойства атомов рубидия по поглощению фотонов. Эксперименты показали, что система может работать на стандартном оптоволоконном оборудовании. Очевидно, что для внедрения этой разработки в практику пройдут годы, если не десятилетия, но это уже тот результат, который можно развивать. К счастью, он такой не один и что-то может стать реальностью намного раньше. Например, предложенная датчанами оптико-механическая квантовая память на запоминании квантовых состояний фотонов в фононах.
Но это уже другая история. Решение Microsoft не только снижает частоту появления ошибок, но также позволяет исправлять ошибки, что открывает путь к коммерческим квантовым системам и новой эре в вычислениях. Источник изображения: Microsoft Современные квантовые платформы подвержены шуму и поэтому ошибки вычислений на них неизбежны и многочисленны. Например, согласно анализу специалистов Google, для достижения полной безошибочности вычислений каждый логический кубит должен состоять из 1000 физических кубитов. Тем самым коммерчески значимый квантовый компьютер из 1000 логических кубитов, на которых будут исполняться алгоритмы, должен состоять из 1 млн физических кубитов. Это будет безумно дорого, но также неэффективно уверяют в Microsoft. Иначе говоря, необходимы такие решения, которые помогут снизить как частоту появления ошибок физических кубитов, так и логических. Это позволит создавать логические кубиты из меньшего числа физических кубитов и быстрее приведёт к появлению коммерчески значимых квантовых систем, ведь, худо-бедно, а собрать сегодня платформу из 1000 физических кубитов — это реально.
Используя квантовую платформу компании Quantinuum на ловушках ионов и фирменный процессор Quantinuum H2, команда исследователей смогла объединить 30 физических кубитов в четыре высоконадёжных логических кубита. На этих четырёх кубитах было запущено свыше 14 тыс. Отдельные эксперименты были посвящены исправлению ошибок логических кубитов без разрушения их состояния. По мнению постановщиков экспериментов — это прорыв и начало новой эры квантовых вычислений. Это шаг в правильном направлении для квантовых вычислений. Остается ещё много проблем, которые предстоит решить, а затем повсеместно внедрить, но теоретически компьютер со 100 такими логическими кубитами уже может быть полезен для решения некоторых задач, тогда как система с 1000 кубитами, по словам Microsoft, «может обеспечить коммерческое преимущество». Работа специалистов Microsoft, посвящённая этому исследованию, свободно доступна по ссылке. С кубитами в квантовых процессорах аналогичный подход может дать больше выгоды.
Они тоже могут быть многоуровневыми, что увеличит плотность без усложнения архитектуры, а масштабирование квантовых систем пока является большой проблемой. Российские физики выбрали путь использования многоуровневых кубитов и это приносит результат. Выпущенный в России 8-кубитный процессор. Лебедева и МФТИ, в которой доказана эффективность кутритов — трёхуровневых квантовых систем.
Тогда, если мы откроем одну коробку, мы уничтожим суперпозицию — узнаем состояние одного кванта ботинка — левый , и по методу исключения мы вычислим состояние второго запутанного с ним кванта ботинка — правый При этом мы не определим состояние парного ботинка — мы сделали это раньше, когда разделили пару, мы его вычислим, потратив время и иные ресурсы. При этом расстояние, на котором находились запутанные ботинки, действительно не имело значения для скорости нашего вычисления. Для вычисления состояния второго запутанного ботинка нам надо было знать 2 вещи: 1 что ботинки запутаны ранее составляли пару , 2 что один из ботинок — правый. Открывая первую коробку, мы уничтожили квантовую суперпозицию — допущение о том, что там находится ботинок в любом состоянии хотя он там находился в абсолютно конкретном, неизвестном нам состоянии. Если бы мы отправляли сообщение с помощью квантовой запутанности, нам бы потребовалось 1 отправить коробку с ботинком, а также информацию о том, что 2 первая коробка открыта, 3 там левый ботинок, а 4 ботинки обладают свойством квантовой запутанности. Узнав все это, мы можем вычислить состояние второго кванта-ботинка. Все сказанное означает, что на передачу информации с помощью квантовой запутанности понадобятся обычные, неквантовые средства доставки информации — то есть передача информации будет осуществляться с обычной современной скоростью, кроме того, понадобятся время и ресурсы на вычисление состояния запутанного кванта-ботинка. Проверить же все мы сможем, только получив коробку с запутанным ботинком.
Когда квантовые вычисления станут реальностью?
| В России разработали 20-кубитный квантовый компьютер | Прибор найдет применение в квантовых компьютерах. |
| Сверхбыстрые кванты: ускорение вычислений на сотни миллиардов лет - «Ведомости. Наука» | Новости электроники и микроэлектроники. |
| Microsoft открыл «новую эру» в области квантовых компьютеров | Что такое квантовый объём я писал на N+1 на примере компьютера на холодных атомах от Honeywell. |
| Искусственный интеллект, нейронные сети, квантовые компьютеры: AI Новости | В Росатоме заявили о создании 20-кубитного квантового компьютера. |
| В Австралии разрабатывают ускорители квантовых вычислений размером с видеокарту | В России квантовый компьютер разрабатывается в рамках утвержденной дорожной карты по развитию квантовых вычислений, которую ведет Госкорпорация «Росатом». |
Рекорд Китая
- Российский квантовый центр, ФИАН и «Росатом» представили 16-кубитный квантовый компьютер на ионах
- В Китае создан 504-кубитный чип для квантового суперкомпьютера. На подходе 1000-кубитный
- Форма успешно отправлена!
- Квантовые технологии в России 2023
- В России разработали 20-кубитный квантовый компьютер
Российские учёные разработали сразу несколько квантовых компьютеров
| Microsoft открыл «новую эру» в области квантовых компьютеров | Digital | Новости | | Китайские компании China Telecom Quantum Group и QuantumCTek разрабатывают квантовый компьютер на основе нового 504-кубитного чипа, который будет самым мощным в. |
| Новый вид кубита стал самым идеальным вариантом для создания квантового компьютера | ТУТ НОВОСТИ: квантовый компьютер последние новости сегодня, фото, видео, факты, события, информация и многое другое. |
| Когда квантовые вычисления станут реальностью? | Первый в мире рабочий квантовый компьютер создали трое ученых из MIT, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли еще в 1998 году. |
квантовый компьютер
Ионы — это популярные кандидаты на роль кубитов. Их отличает высокая эффективность хранения квантовой информации и большое время когерентности. В новом устройстве физики использовали цепочку ионов иттербия, запертых в ловушке при низкой температуре. К 2024 году ученые планируют увеличить число кубитов до 20.
По информации самой Intel, фирма вложит в разработку 50 миллионов долларов и предоставит инженерные ресурсы для Университета Технологии Делфта, а также для TNO — голландской организации прикладных исследования. Целью данной работы является усовершенствование квантовых вычислений. Многие другие компании и организации, такие как Google и NASA, также занимаются развитием квантовых вычислений, отличных от тех, где используется принцип Гейзенберга, и пока не понятно, будет ли эта идея продуктивной. Также в Intel отмечает, что за квантовыми вычислениями будущее, поэтому она и решила вложиться в производство и архитектурные ноу-хау исследований квантовых компьютеров.
Чем дольше кубит способен хранить информацию, тем меньше ошибок получается в результате вычислений.
Мы привыкли, что обычные компьютеры практически никогда не делают ошибок, и работают строго в соответствии с заданной программой, однако еще несколько десятилетий назад это было не так. Так и с квантовыми компьютерами, — чем выше будет надёжность кубитов, тем более сложные алгоритмы они смогут выполнять. Недавно мы с коллегами из МГТУ им. Баумана собрали другой, двухкубитный процессор, у которого кубиты имели время жизни около 100 микросекунд — это сопоставимо с американскими и китайскими сверхпроводниковыми квантовыми процессорами, которые в мире считаются наиболее продвинутыми. Почему вы до сих пор не числитесь среди лидеров? К примеру, нашему долгоживущему процессору не хватает примерно 50-100 кубитов. Микроволновое оборудование для управления квантовым процессором. Совсем недавно IBM презентовала 433-кубитный процессор, но подробные результаты пока не опубликованы.
Чего же вам не хватает для того, чтобы сделать это? А не хватает как всегда «железа» и времени.
Квантовый компьютер пока не создан. Требуется разработать относительно недорогую компонентную базу, на которой можно было бы реализовать принципы его работы. Сегодня активно ведутся работы в области разработки новых материалов для создания устройств по сохранению и передаче информации, а также методов их применения. Российские ученые разработали математическую модель, с помощью которой можно выполнять квантовые вычисления с применением так называемых клеточных автоматов. По словам старшего научного сотрудника кафедры автоматики и процессов управления Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» и заведующего кафедрой математического моделирования Северо-Кавказского федерального университета Павла Ляхова, клеточные автоматы — это математическая модель, которую можно представить как тетрадный лист, в котором каждая клетка имеет квантовое состояние, кодируемое определенным образом.
При этом выполнение различных действий например, математических операций в одной клетке влияет на все остальные, расположенные по соседству. Каждая клетка выступает единицей памяти, то есть кубитом.
Будущее квантовых компьютеров: перспективы и риски
Новости по теме: квантовый компьютер. РИА Новости/Прайм. «Пока в сфере создания квантовых компьютеров сложилась парадоксальная ситуация: сегодня предложено большое количество теоретических проектов, алгоритмов и принципов работы. Об этом 21 февраля «Известиям» заявил директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков, комментируя новость о том, что российские ученые создали 20-кубитный квантовый компьютер. Квантовая интегральная микросхема является «сердцем» прототипа квантового вычислительного устройства, состоящего из классического компьютера и квантового «ускорителя». Проблема в паролях: сегодняшние компьютеры защищаются от своих современников, а на квантовых скоростях подбор любого ключа может стать тривиальной задачей.