Физики впервые использовали квантовое "облако" для просчета опытов. Квантовый компьютер 2018 новости
ФПИ одобрил проект по созданию квантового компьютера
13:5501.06.2018
(обновлено: 00:00 02.06.2018)
31820
МОСКВА, 31 мая — РИА Новости. Научно-технический совет Фонда перспективных исследований (ФПИ) одобрил проект по созданию в России квантового компьютера в 2018-2021 году, сообщили РИА Новости в пресс-службе фонда.
Ученые начинают "физическую" часть создания квантового компьютера"Научно-технический совет ФПИ в четверг одобрил проект "Оптические системы квантовых вычислений", в рамках которого в 2018-2021 годах планируется разработка демонстраторов 50-кубитных квантовых компьютеров на основе нейтральных атомов и интегральных оптических схем", – говорится в сообщении. "Квантовые технологии рассматриваются как одно из ключевых технологических направлений, способных в будущем существенно влиять на научно-технический, экономический и оборонный потенциал России", – отметили в ФПИ.
В частности, методы квантовых вычислений потенциально обеспечивают радикальное ускорение решения ряда практических задач при моделировании свойств веществ, разработке материалов с заданными свойствами, расчёте кинетики химических реакций, разработке новых лекарственных препаратов, оптимизации машинного обучения, поиске в неструктурированных базах данных, криптографическом анализе.
"Согласно существующим прогнозам, создание квантовых вычислительных систем, обеспечивающих решение практически значимых задач, ожидается в 2025 – 2030 годах", – добавили в ФПИ.
Физики впервые использовали квантовое "облако" для просчета опытовПроект будет выполнять кооперация организаций во главе с Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова, включающая Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН, Институт физики полупроводников имени А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН, Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики имени Н.Л. Духова, Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана. 
"Цифровую душу можно отправить в космос". Физик рассказал о близком будущемПреимущества квантовых компьютеров основаны на том, что в них для представления данных используются не классические двоичные ячейки памяти, содержащие один бит информации, а так называемые "кубиты" (qubit, quantum bit), представляющие собой квантовые объекты, состояние которых подчиняется принципу квантовой суперпозиции и содержащие, таким образом, значительно большее количество информации. ria.ru
Компьютеры превращают людей в роботов — Рамблер/новости
Фото: Кадр из фильма «Призрак в доспехах»
В ближайшие годы мир может кардинально измениться, причём речь идёт не только о новой экономике, но и о таких вещах, как свобода выбора индивида и природа человеческой личности. Качественные изменения в человеческое сообщество может принести развитие квантовых вычислений.
Происходить они будут на порядки быстрее, чем современные суперкомпьютеры. Причина тому — совершенно новые алгоритмы. Обычные ЭВМ оперируют битами, которые могут принимать значение 0 или 1. Квантовые вычисления основаны на использовании так называемых кубитов, которые одновременно могут быть 0 и 1. В результате можно обрабатывать намного большие объёмы информации.
Ещё в конце 1980-х годов специалисты обсуждали только теоретические возможности создания квантовых компьютеров. Но в 1994 году произошла настоящая революция: американец Питер Шор разработал квантовый алгоритм факторизации, названный позже его именем. Сегодня любой компьютер может запросто перемножить два больших простых числа (которые делятся только на единицу и на самих себя), но чтобы разложить число на простые множители требуется значительное время. Именно эта особенность применяется сегодня при создании шифров: пока злоумышленник будет подбирать множители, пароль станет неактуальным. При помощи алгоритма Шора квантовый компьютер сможет практически моментально угадать любой ключ. Это значит, что все наши данные, будь то логин и пароль от личной почты или сведения о платёжных карточках будут фактически открытыми для всех.
Кадр из фильма «Я робот»
Уже сегодня программы на основе искусственного интеллекта показывают способность к самообучению, в том числе к распознаванию образов, которые, как раньше считалось, мог различить только человек. Осенью прошлого года американские инженеры представили систему самообучающегося искусственного интеллекта, способную ломать текстовые капчи, используемые для защиты сайтов от ботов. «Используя опыт системной нейрофизиологии, мы создали новую модель компьютерного распознавания, которая распознает капчи лучше, чем это делают глубинные нейросети, и при этом работает в 300 раз более эффективно», — заявил создатель программы Дилип Джордж. Просмотрев всего 260 примеров «кривого» написания цифр и букв, программа научилась угадывать их. Разработчики говорят, что в основе их алгоритма имитация деятельности коры головного мозга. Важно отметить, что система работала без использования квантовых вычислений.
Однако повсеместное использование квантовых компьютеров не за горами. В июле 2017 года группа физиков под руководством профессора Гарвардского университета уроженца России Михаила Лукина создала работающий квантовый компьютер, использующий 51 кубит. В марте 2018-го компания Google объявила, что ей удалось построить компьютер с 72 кубитами. Когда кубитов будет не менее двух тысяч, не устоит ни один современный шифр. В настоящее время существует множество технических проблем построения такой вычислительной машины, однако прогресс в их создании впечатляет. «Я думаю, лет через пять-десять уже во многих областях человеческой деятельности без квантовых технологий обойтись будет невозможно», — говорит Михаил Лукин.
Кадр из фильма «Призрак в доспехах»
Учёные по всему миру говорят, что людям не стоит беспокоиться за сохранность персональных данных. С внедрением квантовых компьютеров появятся и квантовые способы шифрования, которые взломать будет намного тяжелее нынешних. Зато человечество получит возможность чуть ли не моделировать любые химические реакции, а это сделает возможным использовать новые источники энергии и создавать невиданные ранее лекарства.
В то же время скептики утверждают, что если всё можно будет просчитать наперёд, то исчезнет само понятие свободы воли человека. Президент израильского Института Вейцмана Даниэль Зайфман напоминает, что все события в жизни имеют причину и следствие, но если рассчитаны последствия любого набора причин, то выбора фактически не остаётся. К примеру, человек будет заранее знать, что лишние секунды, которые он потратит на чистку зубов, спасут его от автокатастрофы. По мнению учёного, квантовые вычисления будут обладать такой мощностью, что смогут прогнозировать даже подобные события.
Другие опасения, связанные с появлением квантовых компьютеров, связаны с развитием искусственного интеллекта. Портал News.ru ранее рассказывал, как ряд учёных предрекают появление у роботов, наделённых искусственным интеллектом, самостоятельных эмоций. По мнению специалистов, роботы даже будут болеть болезнями, похожими на человеческие депрессию и шизофрению. И в скором будущем вполне возможно, что искусственный интеллект, намного превосходящий способности человеческого мозга, признает человечество лишним на планете.
Читайте также
news.rambler.ru
Физики создали первый квантовый чип с "вечной" памятью
20:0013.06.2018
(обновлено: 20:22 13.06.2018)
5703233
МОСКВА, 13 июн – РИА Новости. Физики из Голландии создали первый "алмазный" квантовый процессор, ячейки памяти которого обновляются быстрее, чем исчезают квантовые связи между ними, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Физики из России и США создали первый 51-кубитный квантовый компьютер"Эти опыты показывают, что мы все ближе подходим к созданию реальных квантовых сетей и квантовых вычислительных устройств. Конечно, частоту подобных обновлений содержимого кубитов нужно увеличить еще примерно в 100 раз, чтобы такие вычислительные системы стали полезными на практике, однако достичь этого вполне реально", — комментирует открытие Жульен Лора (Julien Laurat), физик из Сорбонны в Париже (Франция). Кубиты представляют собой одновременно и ячейки памяти, и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут одновременно хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему позволяет очень быстро решать математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи методик перебора заняло бы время, сопоставимое со сроками жизни Вселенной.
Как рассказывал РИА "Новости" Алексей Устинов, один из ведущих ученых Российского квантового центра, физики быстро научились изготовлять одиночные кубиты, способные жить достаточно долго для ведения вычислений. С другой стороны, попытки объединить несколько кубитов сталкиваются сегодня с большими трудностями из-за того, что записать и считать данные из них не так просто, как изначально казалось.
Скачок в будущее: как Россия и Германия победят в квантовой гонке Одна из главных проблем, как рассказывает Рональд Хэнсон (Ronald Hanson), физик из университета Дельфта (Нидерландов) — связи между кубитами "живут" гораздо меньше времени, чем ученые тратят на их установление. По этой причине квантовый компьютер не может работать постоянно, периодически обновляя содержимое кубитов и связи между ними, как это делают ячейки оперативной памяти обычных вычислительных машин.
Хэнсон и его команда смогли решить эту проблему, используя набирающие популярность кубиты на базе миниатюрных синтетических алмазов и особый алгоритм "запутывания" этих ячеек памяти квантового компьютера.
"Сердцем" такого вычислительного модуля служит дефект — атом азота или другого элемента, "затесавшийся" в толщу атомов углерода. Подобные дефекты ученые называют "вакансиями", или NV-центрами, так как добавление атома азота в алмаз создает в его кристаллической решетке особое пустое место с необычными свойствами. В этой точке атом углерода отсутствует, но при этом она обладает всеми свойствами атома, который бы находился в этой точке в "замороженном" состоянии.
Физики создали первый программируемый квантовый компьютер Благодаря этому алмазные кубиты, как рассказывает Хэнсон, изначально обладают очень длинными сроками жизни по сравнению с другими ячейками памяти. Голландским ученым удалось еще продлить им жизнь, защитив дефекты от всех источников помех, и создать набор методику, позволявшую им "запутывать" электроны в NV-центрах по 40 раз за секунду, заставляя их обмениваться одиночными частицами света.
Вкупе с очень долгими сроками жизни кубита – около 300-500 миллисекунд, эта технология позволяет непрерывно обновлять их содержимое по 10 раз в секунду и фактически делает их "вечными". Теперь ученые могут считывать содержимое ячейки памяти, перенося ее в другой кубит, обновлять ее и затем заново записывать считанные данные с 100% шансом на успех.
"Это превращает нашу квантовую сеть в аналог обычного интернета – у нас всегда есть "носители информации" и любые узлы в ней могут обмениваться данными в любой момент времени. Вместе с нашими партнерами из телекоммуникационных компаний, мы планируем соединить сразу четыре города в Нидерландах при помощи квантовой запутанности. Они станут первыми узлами квантового интернета в 2020 году", — заключает Хэнсон.
В создании Квантового компьютера лидирует Россия. А он "страшнее атомной бомбы"
Открытий столько, что не успеваем их отслеживать. Но есть то, что всегда относилось к стратегическом направлениям.
Итак. Мир на пороге очередной революции. Квантовой.
Первый квантовый компьютер будет мгновенно решать задачи, на которые самое мощное современное устройство сейчас тратит годы.
Американская компания Intel признала свое поражение (!!!), и отдала исследования в области создании квантового компьютера на аутсорсинг. На форуме «Проектория» президент России Владимир Путин заявил: тот, кто сможет создать искусственный интеллект, станет повелителем мира.
Такой компьютер сможет решать задачи, на которые обычный компьютер просто не способен — или которые заняли бы у него тысячи лет вычислений. Квантовый компьютер сможет работать со сложнейшими симуляциями: например, высчитать, есть ли во Вселенной разумные существа, кроме людей.
Создание квантовых компьютеров приведёт к появлению искусственного интеллекта. Представьте, что с нашим миром сделало появление обычных компьютеров — квантовые компьютеры могут стать примерно таким же прорывом.
В России разработки физиков и математиков говорят, что наша страна выходит на лидирующее место в данной области.
На Западе лидерами в сфере квантовых технологий являются Intel и IBM, строящие свои «машины» на основе полупроводников, которые могут работать, но с большим рядом оговорок.
В России же пошли по другому пути: наши ученые сейчас занимаются изучением физики холодных атомов. На данный момент в «Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова» Сибирского отделения РАН идет процесс создания квантового компьютера, который не был ограничен проблемами, связанными с полупроводниками. Они уверены, что в ближайшие несколько лет можно будет увидеть работающую «машину», которая способна на многое, в том числе и на создание искусственного интеллекта.
Стоит напомнить, что на форуме «Проектория» президент России Владимир Путин заявил: тот, кто сможет создать искусственный интеллект, станет повелителем мира.
В ходе Международной квантовой конференции в Москве российский учёный Михаил Лукин представил самый мощный на сегодняшний день 51-кубитный квантовый компьютер. Число 51 было выбрано не случайно: Google уже долгое время работает над 49-кубитным квантовым компьютером, а потому обойти конкурента было для Лукина, как для азартного учёного, делом принципа.«Квантовый компьютер функционирующий, он гораздо страшнее атомной бомбы, — отмечает сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов. Михаил Лукин сделал систему, в которой больше всего кубитов. На всякий случай. На данный момент, я думаю, это более чем в два раза больше кубитов, чем у кого-либо другого. И он специально сделал 51 кубит, а не 49. Потому что Google всё время говорили, что сделают 49».
Сам Лукин и руководитель квантовой лаборатории Google Джон Мартинес конкурентами или соперниками себя не считают. Учёные убеждены, что их главным соперником является природа, а основной целью — развитие технологий и их внедрение для продвижения человечества на новый виток развития.
«Неправильно думать об этом, как о гонке, — справедливо считает Джон Мартинес. — Настоящая гонка у нас с природой. Потому что это действительно сложно — создать квантовый компьютер. И это просто захватывающе, что кому-то удалось создать систему с таким большим количеством кубитов. Пока 22 кубита — это максимум, что мы могли сделать. Хоть мы и использовали всё своё волшебство и профессионализм».
Сами же кубиты, в количестве которых так неистово «соревнуются» учёные, — это вычислительный юнит, который одновременно представляет собой и ноль, и единицу, в то время как привычный бит — это либо одно, либо другое. Современные суперкомпьютеры выстраивают последовательности, а квантовые компьютеры, в свою очередь, проводят вычисления параллельно, в одно мгновение. Благодаря такому подходу вычисления, на которые сегодняшним суперкомпьютерам понадобятся тысячи лет, квантовый компьютер может осуществить моментально.
http://ekogradmoscow.ru
comments powered by HyperCommentswww.nasha-strana.info
Google представила новый квантовый процессор / Хабр
Новый 72-кубитный квантовый процессор Google Bristlecone построен по принципу, который позволил в предыдущем 9-кубитном процессоре показать низкую частоту ошибок при считывании данных (1%), при работе однокубитного вентиля — 0,1% и при работе двухкубитного вентиля — 0,6%, что, как отмечает Google, было лучшим результатом компании. Перед применением нового процессора в работе важно понять его возможности: команда создала инструмент, проверяющий его на ошибки, с помощью решения идентичных задач на квантовом процессоре и в классической симуляции. При низком количестве ошибок может быть достигнуто «квантовое превосходство».
Прогноз Google: зависимость количества ошибок от количества кубитов в процессоре
Квантовые компьютеры используют квантовую суперпозицию и квантовую запутанность для передачи и обработки данных. Одной из главных задач квантовых компьютеров станет усиление искусственного интеллекта. Кубиты квантового процессора — это квантовые аналоги битов. Два расположенных рядом кубита имеют четыре состояния — оба вкл, оба выкл, вкл/выкл и выкл/вкл, каждый из них имеет вес или «амплитуду», которая способна играть роль нейрона; третий кубит в такой системе позволяет представить восемь нейронов, а четвёртый — шестнадцать. Изменение состояния четырёх кубитов приводит к обработке шестнадцати нейронов за один раз, в то время как классический компьютер обрабатывал бы эти числа по одному.
Одной из проблем при работе квантового компьютера является количество ошибок, которые возникают при вычислениях, считывании и записи информации в кубиты. В июне 2016 года исследователи из Google построили процессор из 9 кубитов, который показал высокую надёжность. Эту разработку они смогли масштабировать к марту 2018 года, увеличив количество кубитов до 72. В процессоре кубиты расположены в два слоя 6x6 друг над другом. Подразделение Google Quantum AI lab тестирует разработку.
Квантовый процессор Bristlecone состоит из 72 кубитов, изображённых на схеме (справа) в форме «X», где точки соприкосновения концов символа отображает связь кубита с ближайшими «соседями»
На данный момент квантовыми компьютерами занимаются ряд исследовательских команд, в том числе — IBM. В марте 2017 года компания объявила о запуске проекта IBM Q, и к июню представила два процессора: 16-кубитный для работы в научной сфере и 17-кубитный для коммерческого использования. В 2017 году IBM Research разработала 49-кубитный процессор.
В июле 2017 года команда российских и американских учёных из Гарвардского университета, возглавляемая сооснователем Российского квантового центра (РКЦ) Михаилом Лукиным, сообщила о создании 51-кубитного квантового компьютера.
В России в марте 2018 года между Внешэкономбанком, компанией «ВЭБ Инновации», Фондом перспективных исследований (ФПИ), МГУ имени Ломоносова и АНО «Цифровая экономика» было подписано соглашение о разработке 50-кубитного квантового компьютера.
habr.com
Физики впервые использовали квантовое "облако" для просчета опытов
МОСКВА, 30 мая – РИА Новости. Ученые из США впервые использовали квантовое вычислительное "облако", недавно запущенное компанией IBM в глобальной сети, для просчета результатов реальных экспериментов и открытия новых свойств материи, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Большая игра: как выходцы из России могут стать лидерами "квантовой гонки""Наша работа – первый шаг к созданию масштабируемых вычислительных систем, позволяющих просчитывать структуру ядра атома при помощи квантовых процессоров и квантовых облаков. Наш эксперимент на деле показывает, что мы можем "заставить" серьезные научные алгоритмы работать даже на самых примитивных квантовых устройствах", — пишут Юджин Думитреску (Eugene Dumitrescu) из Национальной лаборатории Оак-Ридж в Ноксвилле (США). Квантовые компьютеры можно использовать не только для ведения вычислений, но и в качестве своеобразных "симуляторов реальности", позволяющих ученым изучать то, что происходит с частицами на микроуровне, используя гораздо более крупные и "удобные" для работы кубиты, ячейки памяти компьютера, в качестве их аналога.
К примеру, за последние два года физики из России, Австрии и США использовали подобные машины для изучения того, как пары частиц и античастиц рождаются из "пустоты" вакуума, и предсказали открытие так называемых "квантовых шрамов". Михаил Лукин, один из ведущих специалистов в области квантовых вычислений и первооткрывателей этих структур, считает их изучение самой интересной задачей науки сегодня.
Подобные машины, как отмечает Думитреску, существуют сегодня лишь в единицах лабораторий и они доступны лишь небольшому числу физиков, химиков или других ученых. С другой стороны, год назад компания IBM создала первое квантовое облако, позволяющее пользователям глобальной сети вести вычисления на трех квантовых машинах корпорации, двух пятикубитных и одном 16-кубитном компьютере.
За гранью: физик рассказал, как обойти законы квантовой механики Думитреску и его коллеги проверили, можно ли использовать это облако не только для первых простых "экспериментов" с простейшими квантовыми вычислениями, но и для ведения серьезной научной работы. В рамках этой идеи они попытались просчитать на этом облаке достаточно сложную для него задачу – вычислить силу связей между нуклонами внутри атома дейтерия, "тяжелого" водорода.
Как объясняют физики, пятикубитный квантовый компьютер IBM не может решать подобные задачи напрямую. Поэтому им пришлось разработать специальный адаптированный алгоритм, позволивший им "размазать" свойства протона и нейтрона в ядре дейтерия на пять ячеек памяти этой машины и просчитать их взаимодействия.
Физик из Google: мы близки к созданию "рабочего" квантового компьютера Результаты этих вычислений ученые проверили при помощи второй 16-кубитной машины в облаке, реализовав на ней похожий алгоритм. Как показали эти опыты, просчитанная энергия связи между протоном и нейтроном была в целом одинаковой для той и другой вычислительной системы, отличаясь всего на 2-3% от значений, полученных экспериментальным путем.
Решение этой задачи, как отмечает Думитреску, не несет за собой каких-то новых открытий в области физики элементарных частиц. С другой стороны, более сложные эксперименты, которые можно будет реализовать на более крупных машинах, позволят физикам заглянуть туда, куда не может пробиться БАК и другие ускорительные комплексы.
ria.ru
Физики из России и Британии создают "звуковой" квантовый компьютер
МОСКВА, 5 июн – РИА Новости. Российские и британские ученые выяснили, что кубиты, квантовые ячейки памяти, могут взаимодействовать с акустическими волнами, что позволяет использовать их для передачи информации в квантовом компьютере. Их выводы были представлены в журнале Physical Review Letters.
Физики из МФТИ приблизились к созданию "плоских" квантовых компьютеров"Нам удалось показать, что искусственные атомы могут взаимодействовать с источниками поверхностных акустических волн. Они могут стать основой миниатюрных квантовых вычислительных приборов благодаря тому, что длина этих колебаний на пять порядков меньше, чем у их электромагнитных аналогов", — пишут Олег Астафьев из Московского Физтеха в Долгопрудном и его коллеги из ряда других российских вузов. Астафьев, сотрудники его лаборатории и зарубежные коллеги уже долгое время работают над созданием кубитов на базе сверхпроводниковых материалов и так называемых переходов или контактов Джозефсона, представляющих собой два кусочка сверхпроводника, разделенных тонким слоем изолирующего материала.
Кубиты, построенные из нескольких джозефсоновских контактов, ведут себя как искусственные аналоги реальных атомов. Они могут находиться в основном и возбужденном состоянии, излучать и поглощать фотоны, а также исполнять другие физические "трюки", характерные для водорода, кислорода и других "кирпичиков", из которых сложен окружающий нас мир.
Сегодня, как рассказывают Астафьев и его коллеги, ученые используют приемники и излучатели микроволнового излучения для того, чтобы считывать и записывать информацию в сверхпроводящие кубиты.
Физики из Британии и России создали детектор квантовых состояний Благодаря достаточно большой длине волны, равной примерно сантиметру, подобные приборы нельзя сделать компактными и ужать до размеров, пригодных для их "имплантации" внутрь чипов. Вдобавок, эти же ограничения не позволяют поместить внутри одного такого считывателя квантовых данных сразу несколько кубитов, взаимодействующих с разными типами волн.
Все эти проблемы, как заметили британские и российские ученые, можно решить, если заменить микроволновое излучение на другой, более удобный источник колебаний – обычные акустические волны. Их длина на несколько порядков меньше, что позволяет создавать более качественные и миниатюрные "клетки" для кубитов, в которые, к тому же, можно помещать сразу несколько искусственных атомов на базе переходов Джозефсона.
Руководствуясь этой идеей, Астафьев и его коллеги создали устройство, которое позволяет осуществлять подобные "акустические" квантовые операции, поместив кубит между двумя акустическими "зеркалами" и генераторами поверхностных звуковых волн.
Физики из МГУ создали и проверили в деле "квантовый телефон" Эти устройства, как объясняют ученые, преобразуют колебания переменного электрического тока в звуковые волны, "гуляющие" по поверхности пластины, к которой были прикреплены зеркала и кубит, и взаимодействующие с ним. Одно из них служит источником подобных волн, а второе – считывает их и извлекает информацию о состоянии кубита из них.
Охладив всю эту конструкцию до температур, близких к абсолютному нулю, ученые проверили, смогут ли звуковые волны "уловить" квантовую природу колебаний, возникающих внутри кубита. Их замеры показали, что подобная установка может и считывать, и записывать информацию внутрь кубитов, не мешая их работе, что позволяет им оставаться стабильными очень долгое время.
Все это, как отмечают ученые, позволяет в принципе заменить все электромагнитные части квантовых вычислительных систем на их акустические аналоги, что уменьшит их размеры и, возможно, сделает квантовые компьютеры более стабильными и просто устроенными.
ria.ru
