Кубиты и суперпозиция, или почему обычных компьютеров уже недостаточно. Есть несколько процессоров работающих квантовых вычислителей на разных платформах, и самый мощный из них – на кудитах», – рассказал гендиректор Росатома Алексей Лихачев, представляя квантовый компьютер президенту РФ. Обсуждение последствий появления мощного квантового компьютера, способного взламывать сегодняшние алгоритмы шифрования, может напомнить дискуссии по поводу «Проблемы 2000». Квантовый компьютер должен перевернуть представление людей о самых сложных вычислениях и существенно их облегчить.
Куквартная химия: что может 16‑кубитный и 20‑кубитный квантовый компьютер
| Сверхбыстрые кванты: ускорение вычислений на сотни миллиардов лет - «Ведомости. Наука» | Современные конструкции квантовых компьютеров часто имеют вид люстры для удовлетворения экстремальных требований к охлаждению. |
| Квантовые компьютеры - последние новости, обзор СМИ | Квантовый компьютер и Новости. Прорыв на пути к квантовому компьютеру: работающий кремниевый чип с шестью кубитами. |
Microsoft открыл «новую эру» в области квантовых компьютеров
Если городов в условии будет больше 66, обычному компьютеру понадобится несколько миллиардов лет, чтобы решить её простым перебором. И тут на помощь приходят квантовые компьютеры, которые могут решать такие задачи в миллионы раз быстрее обычных. Дело в том, что вместо привычных битов у квантовых компьютеров — кубиты. Физически это уже не транзисторы, а квантовые частицы — обычно фотоны или протоны. В отличие от бита, кубиты могут не только равняться 0 или 1, но и принимать любые значения между ними. Благодаря этому квантовый процессор может выполнять несоизмеримо больше операций за один такт. Как работает квантовый компьютер Как мы отметили ранее, квантовый компьютер использует два классических понятия из квантовой механики: принцип суперпозиции и спутанность. Суперпозиция — это способность квантовой частицы находиться сразу в нескольких состояниях одновременно. У суперпозиции есть интересное свойство: она тут же «схлопывается» при появлении наблюдателя. Представьте, что вы подбросили монету и смотрите, как она вращается. 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.
Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. 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.
IBM инвестирует в разработку порядка 10 миллионов долларов. Арвинд Кришна уверен, специалисты в области квантовых вычислений, в том числе и в рамках нового сотрудничества, будут шаг за шагом продвигаться вперёд, пока квантовые технологии не позволят решать повседневные задачи, с которыми не могут справиться суперкомпьютеры, или же затраты на их решение будут слишком велики. Возможностей квантовых компьютеров с 4000 или 10 000 кубит будет достаточно, чтобы заняться решением проблем в коммерческом сегменте рынка.
Уж больно неоднозначен сам выбранный принцип действия. Суперкомпьютеры — это очень мощный вариант привычных нам вычислительных устройств. За несколько минут они выполняют то, на что одному человеку потребуется не одна тысяча лет, но этого уже не хватает. Алексей Фёдоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра: «Мы хотим добиться решения самых сложных прикладных задач, которые важны для каждого из нас с вами, которые непосильны для классических суперкомпьютеров. Уже сегодня на масштабе города решить все оптимизационные задачи, например, связанные с оптимизацией пробок, трафика до оптимального расписания общественного транспорта. Мы банально будем меньше тратить времени на какие-то вещи, быстрее добираться до работы».
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.
Квантовые технологии изменят мир. Новости квантовых компаний.
Квантовый компьютер должен перевернуть представление людей о самых сложных вычислениях и существенно их облегчить. Кроме того, квантовый компьютер можно использовать для расчета больших органических молекул для лекарственных препаратов, построения оптимальных маршрутов автомобилей или оптимизации инвестиционного портфеля. Google открыл свободный доступ к фреймворку для программирования квантовых комьютеров и эмулятору такого компьютера. Но это не есть квантовый компьютер, поскольку при работе квантовых компьютеров неизбежны ошибки, которые возникают при выполнении операций. Рассказываем, как появился первый квантовый компьютер, сколько кубитов в современных процессорах и какие задачи они могут решать. Об этом 21 февраля «Известиям» заявил директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков, комментируя новость о том, что российские ученые создали 20-кубитный квантовый компьютер.
Первые в мире: ученые МФТИ добились прорыва в области квантовых компьютеров
Квантовый компьютер может выполнять «n» задач в «n» параллельных вселенных и достигать конечного результата. Если традиционный компьютер делает «N» вычисления в «N» секунд, квантовый компьютер может выполнить «N 2» вычисления в то же время. Компьютер сделал это, изучая 200 миллионов возможных ходов в секунду. Вдали от способностей человеческого мозга! Но если бы это была квантовая машина, она бы рассчитала 1 триллион ходов в секунду, 4 триллиона ходов за 2 секунды и 9 триллионов ходов за 3 секунды. Почему сложно построить квантовые компьютеры Проблема с квантовым компьютером - стабильность. Оказывается интерференция, любой вид вибрации расстроит вибрацию атомов, создавая ерунду.
Электроны в квантовой механике ведут себя как волны и описываются волновой функцией. Эти волны могут мешать, вызывая странное поведение квантовых частиц, и это называется декогеренцией. Низкая температура Температура, необходимая для поддержания стабильного состояния для лучшей производительности, должна быть действительно низкой. Чтобы квантовые компьютеры работали, атомы должны быть стабильными. И единственный известный эффективный способ поддержания стабильности этих атомов - это снижение температуры до нуля Кельвина, где атомы становятся стабильными без выделения тепла. В настоящее время система D-Wave 2000Q является самым совершенным квантовым компьютером.
Его сверхпроводящий процессор охлаждается до 0,015 Кельвина в 180 раз холоднее, чем межзвездное пространство. Навыки решения проблем Квантовые компьютеры могут запускать классические алгоритмы, однако для получения эффективных результатов они используют алгоритмы, которые кажутся изначально квантовыми, или используют некоторые особенности квантовых вычислений, такие как квантовое запутывание или квантовая суперпозиция. Неразрешимые проблемы классов остаются неразрешимыми в квантовых вычислениях. Что делает квантовый алгоритм увлекательным, так это то, что они смогут решать проблемы быстрее, чем классические алгоритмы. Они могут решить задачу коммивояжера за считанные секунды, что занимает 30 минут на обычных компьютерах. Более того, квантовый компьютер может помочь обнаруживать далекие планеты, осуществлять точное прогнозирование погоды, раньше выявлять рак и разрабатывать более эффективные лекарства, анализируя данные секвенирования ДНК.
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. Они устроены таким образом, что ошибки в их работе автоматически корректируются, что позволяет вести сложные и длительные вычисления при их помощи.
В 2023 году сразу несколько научных коллективов разработали квантовые процессоры на базе большого числа логических кубитов.
Во всем мире вырабатываются различные подходы к оценке эффективности квантовых машин. Так, американская компания IBM уже предложила квантовый объем — «некую совокупность количества и качества кубитов». И хотя не все согласны с такой метрикой, в России начинают пользоваться ею. Юнусов также рассказал о планах «Росатома» разработать до конца 2024 года 50-кубитный квантовый компьютер, а может быть даже и больше получится. В дальнейшем же корпорация хочет создать и 100-квантовый.
Кроме того, Юнусову задали вопрос про то, зачем нужна такая машина. Однако поспешил объяснить, что в России не хватает мощности железа с целью показать полезность алгоритмов.
Эти машины выполняют вычисления на основе вероятности состояния объекта до его измерения — вместо 1 или 0 секунд. Это означает, что они могут обрабатывать экспоненциально больше данных по сравнению с классическими компьютерами, которые выполняют простые логические задачи и операции. Подобные технологии разрабатываются в течение десятилетий и по крайней мере две программы, написанные для квантового компьютера, датированы 90-ми гг.
Что такое квантовый компьютер и как он работает
В России квантовый компьютер разрабатывается в рамках утвержденной дорожной карты по развитию квантовых вычислений, которую ведет Госкорпорация «Росатом». РИА Новости/Прайм. Что такое квантовый компьютер и с кем придется конкурировать России при его разработке? Обсуждение последствий появления мощного квантового компьютера, способного взламывать сегодняшние алгоритмы шифрования, может напомнить дискуссии по поводу «Проблемы 2000». Обсуждение последствий появления мощного квантового компьютера, способного взламывать сегодняшние алгоритмы шифрования, может напомнить дискуссии по поводу «Проблемы 2000». Российский квантовый центр (РКЦ) — это уникальная для России научно-технологическая организация, созданная по передовым международным моделям.
Российский 16-кубитный квантовый компьютер представил Росатом на Форуме будущих технологий
| Квантовый компьютер: что это, как работает и на что способен / Skillbox Media | Квантовый компьютер может выполнять «n» задач в «n» параллельных вселенных и достигать конечного результата. |
| Когда квантовые вычисления станут реальностью? | «В области производства квантовых компьютеров всё идёт в соответствии с графиком, 20 кубитов нам обещает Росатом показать в конце этого года. |
| Будущее квантовых компьютеров: перспективы и риски // Новости НТВ | Современные конструкции квантовых компьютеров часто имеют вид люстры для удовлетворения экстремальных требований к охлаждению. |
| Дайджест новостей о квантовых технологиях за 24 ноября-8 декабря | Quantum Crypto | Китайский квантовый компьютер решил задачу, которая заняла бы у обычного компьютера миллиарды лет вычислений. |
| Квантовый компьютер: истории из жизни, советы, новости, юмор и картинки — Горячее | Пикабу | 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. |
Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология
Первый отечественный четырехкубитный квантовый процессор продемонстрировала команда ученых МФТИ и Национального исследовательского технологического университета МИСИС. Выполняя свое прошлогоднее обещание, компания представила первый квантовый компьютер с более чем 1000 квантовыми битами. В IBM решили сосредоточится на разработке чипов меньшего размера с новым подходом к «исправлению ошибок», пишет служба новостей Nature. IBM представила первый квантовый компьютер с более чем 1000 кубитами — эквивалентом цифровых битов в обычном.
Миллиарды рублей и почти ноль понимания. Зачем нам квантовый искусственный интеллект
Есть несколько процессоров работающих квантовых вычислителей на разных платформах, и самый мощный из них – на кудитах», – рассказал гендиректор Росатома Алексей Лихачев, представляя квантовый компьютер президенту РФ. Но это не есть квантовый компьютер, поскольку при работе квантовых компьютеров неизбежны ошибки, которые возникают при выполнении операций. Об этом 21 февраля «Известиям» заявил директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков, комментируя новость о том, что российские ученые создали 20-кубитный квантовый компьютер. По этой причине квантовые компьютеры, созданные по последнему слову техники, должны быть охлаждены криогенным способом с помощью дорогостоящих и сложных устройств.