В последние несколько лет в заголовках научных статей и новостей все чаще стали упоминаться квантовые компьютеры. Что собой представляет этот вид вычислительной техники, как работает, и какие перспективы подарят квантовые вычисления? Компания Microsoft совместно с разработчиком квантовых компьютеров Quantinuum сообщила о разработке методологии, которая позволяет значительно снизить частоту появления ошибок при исполнении квантовых алгоритмов. Современные конструкции квантовых компьютеров часто имеют вид люстры для удовлетворения экстремальных требований к охлаждению.
В Китае создан 504-кубитный чип для квантового суперкомпьютера. На подходе 1000-кубитный
Telegram-канал создателя Трешбокса про технологии Заявление сделано в контексте анонса сотрудничества компании IBM с Токийским университетом и Университетом Чикаго. Результатом данного сотрудничества должно стать создание квантового компьютера с 10 000 кубитами. Правда, ждать до реализации проекта придётся, как минимум, 10 лет.
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. Они могут работать с современными электронными устройствами, но лишь в условиях сверхнизких температур. По размеру он почти такой же, как системный блок обычного ПК.
Разработчики надеются, что системы позволят ученикам понять базовые принципы работы квантовых вычислителей. Амбициозные стартапы Инвесторы верят в будущее квантовых систем. Эта сумма больше, чем все инвестиции в область квантовых вычислений в 2019 году в США. PsiQuantum планирует разработать и наладить производство квантовых компьютеров на базе фотонов.
Мы далеко продвинулись, но последние проценты всегда самые сложные. Мы также увеличиваем время когерентности нашей системы, модернизируя систему компенсации магнитного поля вблизи иона. Добиваемся, чтобы магнитное поле было одинаковым и стабильным. Раньше мы для этого использовали катушки и прецизионные источники тока, сейчас переходим на постоянные магниты. Это тоже должно расширить спектр задач, которые мы сможем решать на нашем компьютере. Таким образом, мы модернизируем почти все компоненты компьютера и параллельно в соседней комнате собираем еще один.
Обращаются с запросом много научных групп, но, к сожалению, большинству мы вынуждены отказывать, потому что стоим перед выбором: либо предоставить им компьютер, либо модернизировать его. И чаще выбираем модернизацию. Хотя бы примерно. Чтобы посчитать молекулу гидрида лития, запускается около 200 цепочек расчетов. Там довольно сложные алгоритм и постобработка. Каждую цепочку нужно запускать от 1 тыс. Кроме того, мы бы хотели провести научные исследования, чтобы масштабировать квантовые компьютеры. Для этого нужен третий компьютер, а лучше и четвертый. Мы сейчас работаем с трехмерными ловушками. А для того, чтобы делать компьютеры с числом кубитов больше 50, нужно обязательно работать с планарными, то есть плоскими ловушками на чипах.
Это отдельное направление. У нас уже изготовлены первые ловушки в сотрудничестве с Московским институтом электронной техники. Это пока не полноценный компьютер, нам нужно тестировать ловушки, смотреть, как захватываются ионы, делать новые модели. Фактически это еще одна система. Вот уже четыре системы, которые нужно иметь, чтобы проводить полноценные исследования в области квантовых вычислений. Вопрос, хватит ли времени.
Особенно на фоне выхода инвесторов из высокорисковых активов: Источник: Bloomberg, данные на 27.
Среди участников сражения за квантовое превосходство - крупнейшие игроки в области "классических" вычислений, которые создают квантовое оборудование: американские Microsoft, Intel, Alphabet, Amazon. На другом конце шкалы - небольшие компании, которые на волне квантовой шумихи вышли на публичные рынки: Rigetti Computing, D-Wave Quantum и IonQ. В отчете Boston Consulting Group за 2021 г. Но инвесторам придется запастись терпением - Boston Consulting Group ожидает такого масштаба не ранее 2040 г. Goldman Sachs видит потенциальные направления деятельности для квантовых компьютеров: ускорение расчетов методом Монте-Карло - сложных алгоритмов, используемых для оценки стоимости и рисков деривативов и других ценных бумаг, применение квантовых расчетов для оптимизации портфеля инвестиций, машинное обучение для борьбы с отмыванием денег. Мнения экспертов "Мы еще не достигли той стадии, когда квантовый компьютер улучшит показатели любой компании, не занимающейся квантовыми технологиями", - говорит Ryan Babbush, руководитель отдела квантовых алгоритмов и приложений в подразделении Google компании Alphabet. Тем не менее, уже сегодня есть реальные примеры использования квантовых компьютеров.
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".
Будущее квантовых компьютеров: перспективы и риски
Новости / Компьютеры. Китайский квантовый компьютер решил задачу, которая заняла бы у обычного компьютера миллиарды лет вычислений. Проблема в паролях: сегодняшние компьютеры защищаются от своих современников, а на квантовых скоростях подбор любого ключа может стать тривиальной задачей. РИА Новости. Президент РФ Владимир Путин запустил алгоритм для моделирования молекулы гидрида лития на российском квантовом компьютере, процесс был реализован в удаленном режиме во время визита главы государства на выставку Форума. Квантовое преимущество — способность квантовых вычислительных устройств решать доступные классическим компьютерам проблемы, но быстрее.
Ученые продолжили попытки понять квантовую запутанность: есть большой прогресс
Это было чревато коллапсом после миллениума. В целом, конечно, могли произойти отдельные сбои, но совсем не катастрофического характера», — поделился с «НГ» руководитель направления «Цифровое развитие» Центра стратегических разработок Александр Малахов. Думаю, что некоторый скепсис — это лучшая похвала своевременно принятым решениям благодаря вовремя замеченной проблеме», — пояснил «НГ» замруководителя Квантового центра Московского технического университета связи и информатики Александр Приютов. Сейчас конкретной даты наступления коллапса нет, но опасения снова сильны. Проблема, по его словам, актуальна для всех стран с высоким уровнем цифрового развития, к которым относится и Россия. Любой алгоритм может быть взломан, весь вопрос в экономической целесообразности. Развитие квантовых компьютеров позволяет совершить очередной рывок в скорости вычислений», — говорит Малахов. 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».
Тем не менее, до сих пор не достигнут консенсус относительно оптимального типа оборудования для квантового компьютера. Каждый предлагаемый тип архитектуры имеет различные проблемы масштабирования и качества. Компания считает, что ее подход — единственный, который позволит создать квантовый компьютер объемом 1 млн физических кубитов — масштаб, в котором мы можем решать практические задачи.
Atomico с гордостью объявляет о своем партнерстве с PsiQuantum, возглавив последний раунд финансирования фирмы. В Atomico мы сотрудничаем с амбициозными основателями, обеспечивающими трансформационные изменения во всех аспектах нашего общества и экономики, и мы верим, что квантовые вычисления изменят мир, обеспечивая технологический прогресс, который решит самые насущные проблемы человечества. Мы также верим, что сильная команда PsiQuantum и невероятные научные открытия делают ее такой компанией Основанный на фотонике отказоустойчивый подход PsiQuantum имеет много преимуществ по сравнению с другими подходами. Фотоны по своей природе малошумны, не взаимодействуют друг с другом и не ощущают тепла. Это позволяет работать при более высокой температуре. Это также означает, что управляющая электроника может располагаться прямо на микросхеме — требование для больших систем с исправлением ошибок.
Фото Российский 16-кубитный квантовый компьютер на ионах представил накануне Президенту России Владимиру Путину генеральный директор Госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев на Форуме будущих технологий «Вычисления и связь. Квантовый мир». В ходе презентации в режиме реального времени на квантовом компьютере с помощью облачной платформы запущен алгоритм расчета молекулы гидрида лития. Ионный квантовый компьютер на 16 кубитах разработан в рамках реализации Дорожной карты по квантовым вычислениям командой ученых из Российского квантового центра РКЦ и Физического института имени И.
Смотрим, что такое квантовая запутанность. Начнем с того, как возникает квантовая запутанность. Возникает она таким образом, что каким-то способом нам для понимания не важно, каким , кванты разделяют на группы по какому-то основанию. Как, к примеру, разбирают пару обуви по основанию "правый или левый" ботинок. Если каждую абсолютно одинаковую пару ботинок слепой сортировщик, оперирующий механическим приспособлением, не дающим ему информации о том, правый или левый ботинок он упаковывает в коробку, разложит по одинаковым коробкам, так, что сам не будет знать, в какую положил правый ботинок, а в какую — левый, то мы получим запутанные ботинки, то есть ботинки, обладающие квантовой запутанностью. 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.
Квантовый вызов потребует от бизнеса инвестиций
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.
Наука Российские ученые создали 16-кубитный квантовый компьютер.
Его продемонстрировали в минувший четверг президенту России Владимиру Путину на Форуме будущих технологий. Как следует из материалов выставки, на этом компьютере с помощью облачной платформы запущен алгоритм моделирования молекулы. На сегодня это самый мощный квантовый компьютер в стране. Сейчас 16 кубитов есть на нескольких платформах, при этом наибольшую вычислительную мощность показывает ионный процессор.
Что же предлагают создатели компьютеров будущего? В привычном для нас процессоре информация представлена в виде последовательности нулей и единиц, так называемых битов. Физически это контакты транзисторов.
Так называемом кубите. Это значит, что он может быть немножечко 0, но в основном единицей. В основном 1 и немножечко 0. Это дает нам большие возможности, мы можем закодировать больше информации в меньшем объеме». В качестве примера можно привести человека. В случае обычного компьютера он может находиться только в одной из двух точек, допустим, это Северный или Южный полюс. В квантовом же мире с некоторой вероятностью человек может находиться в Москве, Владивостоке, на Шри-Ланке или в Дубае.
Такими свойствами, расширяющими возможности, могут обладать ионы, фотоны, атомы цезия, лития или рубидия.
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.
Материалы по тегу: квантовый компьютер
- Новости про квантовые компьютеры
- Дайджест новостей о квантовых технологиях за 24 ноября-8 декабря | Quantum Crypto
- Форма успешно отправлена!
- Мнения экспертов
- Задача коммивояжера не под силу даже суперкомпьютеру
- Читать также
Квантовые компьютеры
Ведущие техногиганты - Google, IBM, Intel, Microsoft - не хотят пропустить «квантовую компьютерную революцию», поэтому вкладываются в разработки. По мнению экспертов, квантовые мощности способны уже в недалеком будущем изменить здравоохранение, коммуникации, прогнозирование погоды и климата, градостроительство, астрономию, химические технологии. С помощью квантовых компьютеров можно разрабатывать новые лекарства, прогнозировать свойства веществ и миграцию, моделировать развитие городов. Серьезный вызов предстоит специалистам в области кибербезопасности и шифрования данных. Вычислительные возможности квантового компьютера теоретически позволяют взламывать самые сложные алгоритмы шифрования.
Похоже, придется разрабатывать новые - это уже работа для квантовых программистов. Профессор Массачусетского технологического института Сет Ллойд в своей книге «Программируя Вселенную» выдвинул головокружительную теорию: Вселенная и есть один большой квантовый компьютер, который постоянно производит нас и все, что нас окружает. Так это или нет, мы, может быть, узнаем лет через десять - тогда квантовые компьютеры достигнут таких мощностей, что смогут смоделировать возникновение и развитие Вселенной. Тогда мы точно будем знать, в Матрице мы живем или нет.
Велосипед без руля Кубиты очень сложно контролировать, в процессоре их число невелико. Например, в квантовом компьютере Sycamore англ. Для работы процессора приходится поддерживать минимальную температуру - в лаборатории используется жидкий азот, который позволяет охладить устройство до минус 273 градусов Цельсия. При этом чип с кубитами должен быть надежно защищен от всех видов излучений.
В противном случае процессор будет работать некорректно. Это немало.
Для решения проблемы чувствительности создаются дополнительные физические кубиты, которые используются для коррекции ошибок. Поэтому Microsoft разработал алгоритм исправления ошибок, который применил к физическим кубитам Quantinuum, достигнув стабильной работы около четырех логических кубитов из 30 физических. На этих четырех кубитах было запущено около 14 тыс. По мнению исследователей, это начало новой эры квантовых вычислений. Напротив, когда физические кубиты с достаточным качеством работы используются со специализированной системой управления и диагностики для включения виртуальных кубитов, только тогда увеличение количества физических кубитов приводит к созданию мощных отказоустойчивых квантовых компьютеров, способных выполнять более длительные и сложные вычисления», — сообщили в Microsoft. Компании поставили для себя цель достигнуть 100 логических кубитов.
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. Две тысячи частиц.
Но здесь нужна оговорка: насчёт предыдущей версии на 1000 кубитов известно, что они не все взаимосвязаны, а разделены на кластеры по восемь штук. Устроены такие компьютеры по похожему принципу: тончайший слой металла например алюминия охлаждают почти до абсолютного нуля то есть почти до -273 градусов Цельсия, холоднее не бывает , и в таких условиях его атомы приобретают сверхпроводящие свойства, то есть проводят ток безо всякого сопротивления. Потом на частицы воздействуют радиочастотными сигналами, и в итоге получают полноценные кубиты. Разработчики уверяют, что это открывает невообразимые возможности для передачи информации. И как раз цель должна быть такая, для которой это нужно.
Скажем, для наших с вами повседневных нужд квантовый компьютер — это излишество: вполне достаточно обычного. Хотя в последнее время надо очень постараться, то есть раскошелиться, чтобы компьютер умещал всё, что нам нужно, заметили такую тенденцию? Так вот, такой большой целью по всему миру единогласно выбрали искусственный интеллект. Ибо, чтобы его воспитать, надо прогнать через него поистине фантастический объём всего, а значит, квантовые процессы — именно то, что нужно.
По его словам, в стране важно обеспечивать общественно-политическую систему, добиваться ее стабильности, передает ТАСС. Также глава государства отметил, что важно создавать условия для открытости и обновления, для чистой конкуренции разных политических сил при безусловном и четком понимании приоритета национальных интересов и безопасности государства. Ранее Путин заявил, что позитивные тенденции в экономике России укрепляются , несмотря на беспрецедентные вызовы. Сроки поездки будут объявлены после согласования с китайской стороной, добавил Песков, передает ТАСС.
Представитель Кремля подчеркнул, что любые контакты лидеров России и Китая являются событием, приковывающим к себе внимание всего мира. Стороны планируют обсудить вопросы, представляющие взаимный интерес с акцентом на дальнейшее развитие двустороннего сотрудничества, добавил Песков. Накануне Путин рассказал о планах посетить Китай. Ранее Путин сообщил, что предстоящее формирование нового состава правительства России является важнейшим этапом для страны. По его словам, обсуждались вопросы, связанные с развитием бизнеса, с процессом переноса бизнеса и переоформлением бизнеса, редомициляции, тема налогов, передает ТАСС. Ранее сообщалось, что эта встреча длилась два часа. Таковы данные Всероссийского центра изучения общественного мнения. Опрос проводился среди 1,6 тыс.
Высказали респонденты и свое отношение к главам парламентских партий. По данным ФОМ, уровень доверия россиян Путину снизился на 3 п.
Первые в мире: ученые МФТИ добились прорыва в области квантовых компьютеров
ТУТ НОВОСТИ: квантовый компьютер последние новости сегодня, фото, видео, факты, события, информация и многое другое. Квантовый компьютер Google способен сократить до нескольких секунд вычисления, на которые у суперкомпьютера ушло бы около 50 лет. «В области производства квантовых компьютеров всё идёт в соответствии с графиком, 20 кубитов нам обещает Росатом показать в конце этого года. Квантовое преимущество — способность квантовых вычислительных устройств решать доступные классическим компьютерам проблемы, но быстрее. Что такое квантовый объём я писал на N+1 на примере компьютера на холодных атомах от Honeywell. Китайские компании China Telecom Quantum Group и QuantumCTek разрабатывают квантовый компьютер на основе нового 504-кубитного чипа, который будет самым мощным в.
Ученые продолжили попытки понять квантовую запутанность: есть большой прогресс
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. То есть проверенное решение мы можем получить смотря по тому, что произойдет позже — уничтожение суперпозиции для второго запутанного ботинка открытие коробки , или получение иннформации о том, что коробки содержали запутанные ботинки. Это означает, что передача информации с помощью квантовой запутанности будет медленнее обычной и дороже обычных способов, поскольку потребует дополнительных вычислений. Подведем итог: квантовой суперпозиции как явления физического мира не существует, квантовая запутанность обеспечивает более медленную и более дорогую передачу информации по сравнению с неквантовыми. И, да — квантовая запутанность известная миру задолго до появления понятия кванта.
Ничего нового в этой запутанности нет, кроме "квантового" усложнения, направленного на что?... Мы разобрались с запутанностью без всяких квантов.
Иоффе Алексея Торопова. Квантовые точки представляют собой нанесенные на многослойную полупроводниковую подложку «островки» арсенида индия, окруженные арсенидом галлия. Исследования ученых ФТИ им. Иоффе проводятся в рамках Дорожной карты «Квантовые вычисления», разработанной «Росатомом» и утвержденной в июле 2020 года.
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. 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.
Вы не можете точно сказать, что она сейчас вам показывает — орла или решку, всё вращается, ничего не понятно, остановите это кто-нибудь. Но стоит вам только «прихлопнуть» монетку на ладони, всё становится ясно. Точно так же ведёт себя и кубит — пока вы не воздействуете на него измерительным прибором, он так и будет пребывать сразу во всех состояниях между нулём и единицей. Звучит странно, но это одна из главных заповедей квантовой механики.
Вокруг суперпозиции вообще ведётся много споров в научных кругах — взять хотя бы знаменитый парадокс кота Шрёдингера, который то ли жив, то ли мёртв, то ли вообще живёт сразу в нескольких параллельных вселенных. Читайте также: Кот Шрёдингера: что это за эксперимент и в чём его смысл Мало нам суперпозиции — чтобы вычисления совершались, кубиты должны быть связаны между собой. И если в обычной машине эту роль берут на себя токопроводящие дорожки, в квантовой нас выручает квантовая спутанность. Например, в лабораторных условиях мы можем получить несколько фотонов в спутанном состоянии — и тогда, где бы эти фотоны ни оказались, хоть на разных концах Вселенной, они будут связаны между собой. Если изменить состояние одной, тут же изменятся и другие спутанные с ней частицы. Звучит совсем как магия, но это реальный физический закон: с его помощью учёные научились телепортировать квантовое состояние на многие километры. Чем квантовый компьютер лучше обычного Благодаря тому, что кубиты находятся сразу в нескольких состояниях и связаны между собой, квантовые машины могут параллельно перебрать сразу все варианты решения — в отличие от обычных компьютеров, которые перебирают варианты последовательно и довольно медленно.
Можно условно сравнить это с калейдоскопом: если с обычным компьютером вам нужно покрутить прибор, чтобы получить разные картинки, то квантовый уже давно всё «покрутил» и сложил в одно большое полотно — осталось как-то достать из него нужный фрагмент. И здесь уже начинаются сложности — дело в том, что квантовые компьютеры выдают не точные результаты, а вероятностные, то есть приближённые к реальности. Поэтому для их интерпретации нужны особые, квантовые алгоритмы. Такие алгоритмы уже существуют — но заточены они на решение узких математических задач, а потому мало применимы в реальной жизни. Переложить реальные человеческие задачи на квантовый язык непросто — отчасти поэтому такие машины ещё нескоро станут массовыми. Другая сложность — декогеренция. Это когда частица теряет свои свойства при столкновении с внешним миром.
Дело в том, что суперпозиция — штука тонкая, и нарушить её может буквально что угодно: от солнечной бури до изменения климата. Поэтому здесь не получится просто накрыть всё медной крышкой и замазать термопастой — надо искать изоляцию посерьёзнее : Разработка такой изоляции — отдельный технологический вызов. Пока что единственный рабочий способ — охладить всю систему до абсолютного нуля, чтобы защитить её от внешних воздействий. Делается это обычно с помощью жидкого азота, ионных ловушек или магнитного поля, а потому такая система охлаждения выглядит весьма увесисто. А ещё — довольно сложны в производстве.
Куквартная химия: что может 16‑кубитный и 20‑кубитный квантовый компьютер
Новости электроники и микроэлектроники. Рассказываем, как появился первый квантовый компьютер, сколько кубитов в современных процессорах и какие задачи они могут решать. В перспективе возможно создание «квантового интернета», когда удаленные квантовые компьютеры будут объединены в сеть за счет обмена квантовыми состояниями. Квантовый компьютер больше напоминает красную ртуть (ссылка) конца ХХ века, нежели реальную перспективную разработку. На сегодняшний день в мире существуют квантовые компьютеры на ионах, вмещающие до 32 кубитов. «Когда полнофункциональный квантовый компьютер на основе стабильных топологических кубитов станет доступным, те же самые алгоритмы будут обладать еще большей мощностью», – говорит Матиас Троер, главный исследователь Microsoft по квантовым вычислениям.
Задача коммивояжера не под силу даже суперкомпьютеру
- Квантовый компьютер + Новости
- QuantTech: Квантовые технологии – Telegram
- Квантовый вызов потребует от бизнеса инвестиций
- Квантовые скачки