Новость, опубликованная Daily Telegraph, может означать поворотный момент в развитии этой новой технологии. Квантовые компьютеры открывают огромные перспективы для потенциально революционных секторов, таких как наука о климате и открытие лекарств. Новости электроники и микроэлектроники. Google заявила о достижении квантового превосходства — квантовый компьютер решил задачу в 220 млн раз быстрее обычного. Это связано с тем, что текущее поколение квантовых компьютеров по-прежнему ограничено в лучшем случае чуть более чем тысячей кубитов.
Новости про квантовые компьютеры
Квантовые компьютеры — устройства, использующие явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер больше напоминает красную ртуть (ссылка) конца ХХ века, нежели реальную перспективную разработку. Квантовый компьютер должен перевернуть представление людей о самых сложных вычислениях и существенно их облегчить. Квантовый компьютер может выполнять «n» задач в «n» параллельных вселенных и достигать конечного результата. Квантовый компьютер больше напоминает красную ртуть (ссылка) конца ХХ века, нежели реальную перспективную разработку. Но время идет, новости о квантовых компьютерах с завидной периодичностью выходят в свет, а мир все никак не перевернется.
Российские учёные разработали сразу несколько квантовых компьютеров
| Когда квантовые вычисления станут реальностью? | Последние новости России и мира в области квантовых технологий и квантовой физики. |
| Microsoft открыл «новую эру» в области квантовых компьютеров | Digital | Новости | | Учёные из МФТИ разработали и протестировали сразу несколько квантовых компьютеров, которые обнаруживают ошибки в работе друг друга. |
| Почему от квантового компьютера зависит национальная безопасность и когда он появится в России | Но это не есть квантовый компьютер, поскольку при работе квантовых компьютеров неизбежны ошибки, которые возникают при выполнении операций. |
| Квантовые технологии изменят мир. Новости квантовых компаний. | Новости из Китая. Китайские исследователи, факторизовав 48-битное число на доступном им 10-кубитном квантовом компьютере, подсчитали, что масштабировать их алгоритм для использования с 2048-битными числами можно при помощи квантового компьютера всего. |
| Российский 16-кубитный квантовый компьютер представил Росатом на Форуме будущих технологий | Квантовые компьютеры позволяют решать некоторые задачи — например, моделировать молекулярные системы — значительно быстрее, чем самые мощные «классические» суперкомпьютеры. |
Квантовые компьютеры
Нужно 100 работающих кубитов с определенным качеством, определенным фиделити так называемым. Может быть, будет прорыв. Может быть, найдут способ применения, может быть, найдут задачи определенные, может быть, будет прорыв в качестве. Ну, в общем, что-то должно произойти, и тогда, мы не знаем, что будет через 100 лет. Но, может, пройдут годы, может, десять лет». Хотя перспективы массового применения квантовых технологий остаются туманными, страны уже начали инвестировать в защиту от ожидаемого скачка. Проблема в паролях: сегодняшние компьютеры защищаются от своих современников, а на квантовых скоростях подбор любого ключа может стать тривиальной задачей. В прошлом году администрация США поручила ведомствам подготовить все ключевые системы к новой реальности на фоне миллиардных инвестиций Китая в квантовые вычисления.
В России об усилении квантовой обороны пока официально не сообщалось.
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. Например, в октябре 2023 года Quandela, французский стартап, специализирующийся на фотонных квантовых вычислениях, поставил свой первый квантовый компьютер MosaiQ в один из дата-центров ведущего облачного провайдера Европы OVHcloud. На данный момент у них всего шесть кубитов, но для большинства сложных коммерческих задач этого более чем хватит.
Команда Quandela с коммерческим фотонным квантовым компьютеромИсточник: Sifted С квантовыми технологиями экспериментируют компании из разных индустрий. Инвестиционный банк JP Morgan сотрудничает с калифорнийским производителем квантовых компьютеров QC Ware в области «квантового глубокого хеджирования». Компании взяли классический алгоритм управления биржевыми рисками и с помощью квантового глубокого обучения натренировали модель на совершение защитных сделок. Фармацевтическая и биотех-компания Moderna объединила усилия с IBM для использования квантовых вычислений в улучшении технологии мРНК, которая легла в основу вакцины от Covid-19. Moderna с помощью квантов IBM планирует применить мРНК для борьбы с другими заболеваниями, помимо Covid: как респираторно-синцитиальный вирус и некоторые виды рака.
Другим важным «квантовым» физическим прорывом года, как добавил директор Международного центра теоретической физики имени Абрикосова Москва Алексей Кавокин, было создание австрийскими физиками первого в мире квантового повторителя сигналов на базе ионов кальция. По его словам, эта разработка значительно приблизила мир к созданию всемирной сети квантовых коммуникаций и к разработке распределенных квантовых вычислительных систем, чьи компоненты удалены друг от друга на очень большие расстояния. Как полагают многие физики в мире, дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. Подобные сбои неизбежно возникают в работе кубитов, квантовых ячеек памяти и примитивных вычислительных блоков в результате их взаимодействия с объектами окружающего мира.
Ученые обнаружили, что эти случайные сбои в работе квантовых компьютеров можно подавить, если использовать для расчетов так называемые логические кубиты, виртуальные квантовые ячейки памяти, состоящие из нескольких соединенных друг с другом физических кубитов.
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. IBM разработала квантовый чип на 1000 кубитов.
В России создали 16-кубитный квантовый компьютер
Индикатором появления квантового компьютера станет обвал биткоина, такое мнение высказал в эфире своей авторской программы на радио Sputnik ведущий аналитик Mobile Research Group Эльдар Муртазин. Квантовые компьютеры — устройства, использующие явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Президент Путин посоветовал ученому Семерикову, который работает над созданием квантового компьютера, не забывать жену.
Российские учёные разработали сразу несколько квантовых компьютеров
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.
Предложенная модель умеет выполнять операции сложения и вычитания. Она была отработана на стандартном программном обеспечении для диагностики подобных моделей.
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.
Но приятно, когда все таки научная группа выбирает открытость и публикуется.
Компания планирует предлагать свои услуги через облако. Google хочет создать машину на миллион кубитов, а ее текущие системы включают менее 100 кубитов. Компактные решения В январе 2019 года IBM объявила о выпуске Quantrum System One, первой в мире модели квантового компьютера для бизнеса. 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.
В России появился 16-кубитный квантовый компьютер на ионах
В дополнение к работе в области химии команда BASF разрабатывает варианты использования квантовых вычислений в машинном обучении, а также для оптимизации логистики и планирования. Например, в SUNY Stony Brook исследователи используют платформу в области физики высоких энергий для моделирования сложных взаимодействий субатомных частиц. В свою очередь, Hewlett Packard Labs применяет суперкомпьютер Perlmutter для крупнейших симуляций в области квантовой химии, которую обычными инструментами реализовать очень сложно.
Кубит — это наименьшая единица информации в квантовых компьютерах, аналогичная биту. 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.
Однако данная методика позволяет ученым эффективно создавать и анализировать ее. Помимо непосредственного применения, это исследование имеет и более широкое значение. Оно открывает путь к изучению сложных квантовых систем, которые в настоящее время недоступны даже для самых мощных суперкомпьютеров.
Выстраиваем эти атомы в определённом порядке это может быть такая двумерная решетка И при помощи возбуждения заставляем их взаимодействовать. Так наш квантовый компьютер будет инициализировать состояния, выполнять операции.
Дальше мы производим считывание. То есть мы считываем состояние атомов. Если он был возбуждён или если он не был возбужден. И в зависимости от этого получаем ответ на поставленный вопрос». Процесс сложный, но ученые излучают уверенность и делают кубиты также на сверхпроводниках, которым нужны экстремально низкие температуры. Уже есть успехи — американская IT-компания , например, в конце 2022 года представила процессор, внутри которого 433 кубита. Теоретически в нем может одновременно содержаться на много порядков больше бит информации, чем атомов в наблюдаемой Вселенной. Но решить какую-то задачу гораздо быстрее обычного компьютера, то есть «продемонстрировать квантовое превосходство», такой процессор пока не может — слишком нестабильны элементы. Подобные удачи, впрочем, уже случались.
В Китае создан 504-кубитный чип для квантового суперкомпьютера. На подходе 1000-кубитный
| VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе | последние новости по теме на сайте АБН24. Физику Семерикову выдали премию за изобретение ионного компьютера. |
| Сверхбыстрые кванты: ускорение вычислений на сотни миллиардов лет - «Ведомости. Наука» | 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. |
Миллиарды рублей и почти ноль понимания. Зачем нам квантовый искусственный интеллект
Мы его реализовали на ионной платформе. Также у нас есть 25-кубитный компьютер на атомной платформе. Но качество операций лучше на ионной платформе». До конца этого года должны успеть 50 сделать. Посмотрим, может быть, получится и больше», — добавил Юнусов. Квантовые компьютеры в будущем будут использоваться для решения задач, с которыми не могут справиться привычные нам электронные вычислительные машины.
Способность быстро обрабатывать большие числа делает квантовые компьютеры угрозой для существующих систем шифрования, но также открывает двери для разработки более безопасных методов квантового шифрования.
В области медицины квантовые вычисления могут позволить моделировать сложные молекулярные структуры , ускоряя открытие лекарств. Квантовое моделирование может дать представление о новых материалах и процессах, на открытие которых в ходе экспериментов могут уйти годы. Будущее квантовых вычислений Хотя квантовые вычисления все еще находятся в зачаточном состоянии, быстрый темп инноваций свидетельствует о многообещающем будущем. Технологические гиганты, такие как IBM, Google и Microsoft, а также многочисленные стартапы, добились значительных успехов в исследованиях квантовых вычислений. В ближайшие годы мы можем ожидать, что квантовые компьютеры продолжат расти в мощности и надежности. Квантовое превосходство — точка, в которой квантовые компьютеры превосходят классические компьютеры по вычислительным возможностям — может быть ближе, чем мы думаем.
Квантовые вычисления представляют собой захватывающий рубеж, обещающий изменить то, как мы решаем сложные проблемы.
И тут на помощь приходит квантовые компьютеры, способные значительно сократить время сложных вычислений. Неделя работы суперкомпьютера соответствует 1 секунде существующих квантовых компьютеров. Принципы работы квантового компьютера Работа квантовых компьютеров основана на двух принципах квантовой механики: спутанность и принцип суперпозиции. Классические компьютеры работают в двоичной системе 1 или 0 бит , комбинации и последовательности 1 и 0 несут определенные данный. Процессор может передавать либо 1 либо 0.
Принцип суперпозиции позволяет элементам процессора находится одновременно в 2 состояниях и 1 и 0. Как монетка подброшенная вверх, пока не упала одновременно может быть и орлом и решкой. Бит который может находится в состоянии 1 и 0 одновременно называется кубитом. Чем больше кубитов тем больше одновременных вычислений можно проводить. Сейчас ведутся разработки по созданию компьютера на основе фотонов света с характеристиками в 1 000 000 кубит. Все эти свойства квантового компьютера позволяют одновременно анализировать миллионы различных вариантов и комбинаций.
В примере со столами квантовый компьютер за секунды найдет оптимальный вариант рассадки. На примере эволюции жизни на земле. Квантовый компьютер способен за короткое время найти жизнеспособные комбинации сложных органических молекул, как природа, которой на решение этих задач потребовалось миллиарды лет. Теперь поиск таких комбинаций стал доступен искусственным путем через квантовые вычисления, с появлением более мощных квантовых компьютеров мы сможем смоделировать возможное существование и взаимодействие всех веществ и элементов. Источник: IBM Quantum Области применения квантовых вычислений Как и обычных компьютеров, сфера применения КК крайне широка, от части мы еще не знаем весь потенциал квантовых вычислений, которые затронут практически все сферы деятельности человека. Аэрокосмическая отрасль.
КК необходим для сложных расчетов траекторий полетов, нагрузок с огромным количеством переменных. Будут найдены не только способы расшифровки всех возможных кодирований, но и новые способы квантового шифрования, что приведет к новым возможностям в кибербезопасности. Искусственный интеллект. С появление КК, искусственный интеллект шагнет далеко вперед. Теперь он сможет анализировать миллионы вариантов развития событий. Транспортная компания, осуществляющая доставку в десятки и сотни городов, сможет узнать оптимальный маршрут, чтобы сэкономить на расходах на топливо.
Станет возможно путем сложных расчетов сбалансировать риски инвестиционных портфелей и предсказывать возможную волатильность. Снижение выбросов углерода в атмосферу с помощью открытия новых материалов.
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. 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.
Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду
Квантовое преимущество — способность квантовых вычислительных устройств решать доступные классическим компьютерам проблемы, но быстрее. Прибор найдет применение в квантовых компьютерах. Китайский квантовый компьютер решил задачу, которая заняла бы у обычного компьютера миллиарды лет вычислений. Новая версия квантового компьютера IBM совершила очередной эволюционный шаг. Во время IBM Quantum Summit 2022 компания анонсировала квантовый процессор Osprey, включающий 433 квантовых бита. Google открыл свободный доступ к фреймворку для программирования квантовых комьютеров и эмулятору такого компьютера.