Фото дня: квантовый компьютер на 50 кубитов с выставки CES. Квантовый компьютер фото
Серьезные квантовые компьютеры готовы к работе. На что они способны?
В небольшой лаборатории в пышной сельской местности в сотне километров к северу от Нью-Йорка с потолка свисает сложная путаница трубок и электроники. Это компьютер, пусть и беспорядочный на вид. И это не самый обычный компьютер. Возможно, на его роду написано стать одним из важнейших в истории. Квантовые компьютеры обещают производить вычисления далеко за пределами досягаемости любого обычного суперкомпьютера. Они могут произвести революции в сфере создания новых материалов, позволив имитировать поведение материи вплоть до атомного уровня. Они могут вывести криптографию и компьютерную безопасность на новый уровень, взламывая доныне неприступные коды. Есть даже надежда, что они выведут искусственный интеллект на новый уровень, помогут ему более эффективно просеивать и перерабатывать данные.
И только сейчас, спустя десятилетия постепенного прогресса, ученые, наконец, приблизились к созданию квантовых компьютеров, достаточно мощных, чтобы делать то, что обычные компьютеры делать не могут. Этот ориентир красиво называют «квантовым превосходством». Движение к этому ориентиру возглавляет Google, за ним следуют Intel и Microsoft. Среди них — хорошо финансируемые стартапы: Rigetti Computing, IonQ, Quantum Circuits и другие.
И все же никто не может сравниться с IBM в этой области. Еще 50 лет назад компания добилась успехов в области материаловедения, которая заложила основы для компьютерной революции. Поэтому в прошлом октябре MIT Technology Review отправились в Исследовательский центр Томаса Уотсона при IBM, чтобы ответить на вопрос: в чем квантовый компьютер будет хорош? Можно ли построить практический, надежный квантовый компьютер?
Зачем нам нужен квантовый компьютер?
Этот исследовательский центр, расположенный в Йорктаун-Хайтс, немного похож на летающую тарелку, как и задумывалось в 1961 году. Он был спроектирован архитектором-неофутуристом Ээро Саариненом и построен во время расцвета IBM как создателя крупных мейнфреймов для бизнеса. IBM была крупнейшей компьютерной компанией в мире, и за десять лет строительства исследовательского центра она стала пятой крупнейшей компанией в мире, сразу после Ford и General Electric.
Хотя коридоры здания смотрят на деревню, дизайн таков, что ни в одном из офисов внутри нет окон. В одной из таких комнат и обнаружился Чарльз Беннет. Сейчас ему 70, у него большие белые бакенбарды, он носит черные носки с сандалиями и даже пенал с ручками. В окружении старых компьютерных мониторов, химических моделей и, неожиданно, небольшого диско-шара, он вспоминал рождение квантовых вычислений так, будто это было вчера.
Когда Беннетт присоединился к IBM в 1972 году, квантовой физике уже было полвека, но вычисления все еще полагались на классическую физику и математическую теорию информацию, которую Клод Шеннон разработал в MIT в 1950-х годах. Именно Шеннон определил количество информации числом «битов» (этот термин он популяризовал, но не изобрел), необходимых для ее хранения. Эти биты, 0 и 1 бинарного кода, легли в основу традиционных вычислений.
Спустя год после прибытия в Йорктаун-Хайтс Беннетт помог заложить основу для теории квантовой информации, которая бросила вызов предыдущей. Она использует причудливое поведение объектов в атомных масштабах. В таких масштабах частица может существовать в «суперпозиции» множества состояний (то есть в множестве позиций) одновременно. Две частицы также могут «запутываться», так что изменение состояния одной мгновенно отзывается на второй.
Беннетт и другие поняли, что некоторые виды вычислений, которые занимают слишком много времени или вообще невозможны, можно было бы эффективно проводить при помощи квантовых явлений. Квантовый компьютер хранит информацию в квантовых битах, или кубитах. Кубиты могут существовать в суперпозициях единиц и нулей (1 и 0), и запутанность и интерференцию можно использовать для поиска вычислительных решений в огромном числе состояний. Сравнивать квантовые и классические компьютеры не совсем правильно, но, выражаясь фигурально, квантовый компьютер с несколькими сотнями кубитов может производить больше вычислений одновременно, чем атомов в известной вселенной.
Летом 1981 года IBM и MIT организовали знаковое мероприятие под названием «Первая конференция по физике вычислений». Оно проходило в отеле Endicott House, особняке во французском стиле недалеко от кампуса MIT.
На фото, которое Беннетт сделал во время конференции, на лужайке можно увидеть некоторых из самых влиятельных фигур в истории вычислительной и квантовой физики, включая Конрада Зузе, который разработал первый программируемый компьютер, и Ричарда Фейнмана, внесшего важный вклад в квантовую теорию. Фейнман держал на конференции ключевую речь, в которой поднял идею использования квантовых эффектов для вычислений.
«Самый большой толчок квантовая теория информации получила от Фейнмана», говорит Беннетт. «Он сказал: природа квантовая, мать ее! Если мы хотим имитировать ее, нам понадобится квантовый компьютер».
Квантовый компьютер IBM — один из самых перспективных из всех существующих — расположен прямо по коридору от офиса Беннетта. Эта машина предназначена для создания и манипуляции важным элементом квантового компьютера: кубитами, которые хранят информацию.
Пропасть между мечтой и реальностью
Машина IBM использует квантовые явления, которые протекают в сверхпроводящих материалах. Например, иногда ток течет по часовой и против часовой стрелки одновременно. Компьютер IBM использует сверхпроводниковые микросхемы, в которых кубит составляют два разных электромагнитных энергетических состояния.
Сверхпроводимый подход имеет массу преимуществ. Аппаратное обеспечение можно создавать при помощи хорошо известных устоявшихся методов, а для управления системой можно использовать обычный компьютер. Кубиты в сверхпроводящей схеме легко поддаются манипуляции и менее деликатны, чем отдельные фотоны или ионы.
В квантовой лаборатории IBM инженеры работают над версией компьютера с 50 кубитами. Вы можете запустить симулятор простого квантового компьютера на обычном компьютере, но при 50 кубитах это будет практически невозможно. И это значит, что IBM теоретически приближается к точке, за которой квантовый компьютер сможет решать проблемы, недоступные классическому компьютеру: другими словами, квантовое превосходство.
Но ученые из IBM скажут вам, что квантовое превосходство — это неуловимая концепция. Вам понадобится, чтобы все 50 кубитов работали идеально, когда в реальности квантовые компьютеры сильно страдают от ошибок. Также невероятно трудно поддерживать кубиты на протяжении заданного периода времени; они склонны к «декогеренции», то есть к утрате своей деликатной квантовой природы, словно колечко дыма растворяется при малейшем дуновении ветерка. И чем больше кубитов, тем сложнее справиться с обеими задачами.
«Если бы у вас было 50 или 100 кубитов и они действительно работали бы достаточно хорошо, а также были полностью избавлены от ошибок, вы могли бы производить непостижимые вычисления, которые нельзя было бы воспроизвести на любой классической машине, ни сейчас, ни тогда, ни в будущем», говорит Роберт Шелькопф, профессор Йельского университета и основатель компании Quantum Circuits. «Обратная сторона квантовых вычислений заключается в том, что есть невероятное число возможностей для ошибки».
Другая причина для осторожности заключается в том, что не совсем очевидно, насколько полезен будет даже идеально функционирующий квантовый компьютер. Он не просто ускоряет решение любой задачи, которую вы ему подбросите. По сути, во многих родах вычислений он будет несоизмеримо «тупее» классических машин. Не так много алгоритмов было определено к настоящему моменту, в которых квантовый компьютер будет иметь очевидное преимущество. И даже с ними это преимущество может быть недолговечным. Самый известный квантовый алгоритм, разработанный Питером Шором из MIT, предназначен для поиска простых множителей целого числа. Многие известные криптографические схемы полагаются на тот факт, что этот поиск крайне трудно осуществить обычному компьютеру. Но криптография может адаптироваться и создать новые виды кода, не полагающиеся на факторизацию.
Вот почему, даже приближаясь к 50-кубитной вехе, исследователи IBM сами пытаются развеять шумиху. За столом в коридоре, который выходит на пышный газон снаружи, стоит Джей Гамбетта, высокий австралиец, исследующий квантовые алгоритмы и потенциальные приложения для оборудования IBM. «Мы находимся в уникальном положении», говорит он, осторожно выбирая слова. «У нас есть это устройство, которое сложнее всего, что можно смоделировать на классическом компьютере, но оно пока не контролируется с достаточной точностью, чтобы проводить через него известные алгоритмы».
Что дает всем айбиэмщикам надежду на то, что даже неидеальный квантовый компьютер может быть полезным.
Гамбетта и другие исследователи начали с приложения, которое Фейнман предвидел еще в 1981 году. Химические реакции и свойства материалов определяются взаимодействиями между атомами и молекулами. Эти взаимодействия управляются квантовыми явлениями. Квантовый компьютер может (по крайней мере в теории) моделировать их так, как не может обычный.
В прошлом году Гамбетта и его коллеги из IBM использовали семикубитную машину для моделирования точной структуры гидрида бериллия. Состоящая всего из трех атомов, эта молекула является самой сложной из всех, которые моделировались с применением квантовой системы. В конечном итоге ученые смогут использовать квантовые компьютеры для проектирования эффективных солнечных батарей, препаратов или катализаторов, преобразующих солнечный свет в чистое топливо.
Эти цели, конечно, еще невообразимо далеки. Но как говорит Гамбетта, ценные результаты можно получить уже из работающих в паре квантового и классического компьютеров.
Что для физика мечта, для инженера кошмар
«Шумиху подталкивает осознание того, что квантовые вычисления реальны», говорит Айзек Чуань, профессор MIT. «Это уже не мечта физика — это кошмар инженера».
Чуань руководил разработкой самых первых квантовых компьютеров, работая в IBM в Альмадене, Калифорния, в конце 1990-х – начале 2000-х годов. Хотя он больше не работает на них, он также считает, что мы находимся в начале чего-то очень большого и что квантовые вычисления в конечном итоге сыграют роль даже в развитии искусственного интеллекта.
Он также подозревает, что революция не начнется, пока новое поколение студентов и хакеров не начнет играть с практическими машинами. Квантовые компьютеры требуют не только иных языков программирования, но и принципиально иного способа мышления о программировании. Как говорит Гамбетта, «мы на самом деле не знаем, что эквивалентно «Привет, мир» на квантовом компьютере».
Но мы начинаем искать. В 2016 году IBM соединила небольшой квантовый компьютер с облаком. Используя инструмент для программирования QISKit, вы можете запускать простейшие программы; тысячи людей, от академиков до школьников, уже создавали программы на QISKit, которые обрабатывают простые квантовые алгоритмы. Теперь Google и другие компании также пытаются вывести квантовые компьютеры в онлайн. Они не способны на многое, но дают людям возможность прочувствовать, что такое квантовые вычисления.
hi-news.ru
кто кого — Naked Science
Квантовый компьютер против классического: кто кого
Передовые суперкомпьютеры уже способны выполнять десятки квадриллионов операций в секунду. Но есть целый ряд задач, которые они решить не могут. Приведем пример.
Нас всюду окружают криптографические технологии: они используются в мессенджерах или операциях с банковскими картами, криптовалютах, при безопасном хранении данных и так далее. Информация постоянно шифруется на этапе ее отправки и дешифруется после получения, чтобы ее могли прочитать только те, для кого она предназначена. Есть различные системы шифрования (AES, RSA), но все они так или иначе строятся на использовании факторизации (разложения на простые множители).
Как вы думаете, какие именно простые числа мы перемножили, чтобы получить число ниже, представляющее собой 2048-битный ключ шифрования (такими ключами, сгенерированными по алгоритму RSA, адресаты обмениваются, чтобы подписывать с их помощью секретные сообщения)?
2048-битный ключ шифрования / Пресс-служба Microsoft
Не трудитесь: узнать, из каких простых чисел они сделаны — сложнейшая задача. Но трудна она не только для вас, но и для классического компьютера. Если мы используем все вычислительные мощности в мире, то ее решение займет миллиард лет! А вот квантовый компьютер смог бы решить ее за 100 секунд. Сделать это позволит его бешеная скорость.
Столь серьезное увеличение в скорости решения задач, кстати, повлечет за собой перестройку всей мировой финансовой системы, ведь без надежного шифрования она просто не сможет функционировать (шутка ли — каждый, у кого будет квантовый компьютер, сможет подделать информацию о том, что владеет любой суммой денег).
Если изобретение квантового компьютера повлечет за собой такие масштабные изменения, может быть, лучше обойтись вовсе без него? Едва ли, ведь пользы от таких машин несравнимо больше, чем хлопот. Существующие двоичные суперкомпьютеры очень мощны, однако, несмотря на впечатляющие характеристики, они вряд ли будут способны решить все задачи, которые планирует поставить перед ними человек.
Сегодня, к примеру, порядка 35% времени суперкомпьютеров уходит на решение задач в области квантовой химии и материаловедения: чтобы просчитывать поведение отдельных молекул, требуются колоссальные затраты вычислительных ресурсов (и речь только о тех задачах, способ решения которых нам известен уже сейчас).
Крепление проводов к квантовому устройству / Пресс-служба Microsoft
В дополнение к этому есть целый ряд задач, решение которых займет у классических компьютеров миллионы лет или которые пока невозможно решить совсем, даже теоретически. Так, чтобы точно понять, как, к примеру, пойдет та или иная химическая реакция, нужно учитывать задействованные в ней квантовые процессы, а сделать это можно только при помощи квантового компьютера. В случае успеха это даст людям возможность досконально изучить (а значит, и повторить) такие явление, как, например, фотосинтез.
Почему же квантовые компьютеры такие мощные? Главное, что отличает их от классических двоичных, — использование кубитов, которые, в отличие от битов, способны одновременно принимать два значения: 0 и 1. Такая «двойственность» обеспечивает параллельность квантовых вычислений, ведь больше не нужно перебирать все возможные состояния системы. Набор всего из 30 кубитов может сформировать 230 (то есть более миллиарда) двоичных последовательностей — именно такое количество битов потребуется на их одновременную обработку. Просто космическая экономия места, энергии и времени!
На квантовом компьютере мощностью 100-200 кубит мы могли бы строить точные симуляции сложных химических процессов: таких, как, например, азотная фиксация — превращение содержащегося в атмосфере азота в азотосодержащие соединения. Эта реакция широго используется для получения аммиака, необходимого для производства удобрений, критически важных для обеспечения едой постоянно растущего населения планеты. Промышленный процесс получения аммиака практически не изменился за последнее столетие и отличается большой энергоемкостью: на производство его уходит от 1% до 3% мировых запасов природного газа. На достаточно мощном квантовом компьютере путем симуляции ученые могли бы подобрать более эффективные катализаторы, которые помогут сделать реакцию менее энергозатратной.
Благодаря квантовому компьютеру могут быть решены и такие задачи, как поиск разумной жизни во Вселенной, разработка новых способов передачи энергии на основе сверхпроводников, диагностирование рака на более ранних стадиях, моделирование молекул ДНК и создание веществ, которые помогут очистить воздух от вредных загрязнений. Высокая вычислительная мощность квантовых компьютеров может серьезно помочь и в создании новых эффективных лекарств.
Обнадеживает то, что человечество все ближе подбирается к созданию полноценного квантового компьютера — мировые корпорации уже давно инвестируют в эту область. В частности, системы топологических кубитов, созданные в Microsoft, уже показали способность сохранять квантовое состояние в течение длительного времени без дополнительных ухищрений, а также масштабироваться до размеров полноценного компьютера. А в конце прошлого года компания представила язык программирования для квантового компьютера.
Идея, еще 30 лет назад казавшаяся чистой фантастикой, сегодня приобрела реальные очертания. Кто знает, может, уже в следующем десятилетии мы станем свидетелями новой эры цифровых технологий и квантовый компьютер преобразит наш мир до неузнаваемости, предоставив человеку возможности, о которых ранее он мог лишь мечтать.
naked-science.ru
Почему так сложно создать квантовый компьютер? С белорусским физиком объясняем технологию будущего
Изобретению квантовых компьютеров частенько предсказывают прорыв, аналогичный прорывам при изобретении колеса, покорении огня или создании хорошо знакомых нам компьютеров. Но пока с этой задачей в полном масштабе никто справиться не сумел. В чем же основная загвоздка и зачем нам квантовые компьютеры? Сегодня Onliner.by объясняет суть компьютеров будущего, а помогает нам в этом заместитель заведующего Центром квантовой оптики и информатики Института физики НАН Беларуси член-корреспондент Дмитрий Могилевцев.
Почему за квантовым компьютером будущее?
Зачем вести разработки по созданию квантовых компьютеров? Чем нас не устраивают нынешние, которые постоянно прогрессируют в своей мощности? Теоретически квантовые компьютеры способны быстро решать задачи, на которые даже у суперкомпьютеров уйдут тысячелетия.
— Но есть нюанс. Пока квантовый компьютер дает выгоду только для определенного круга задач. Сейчас они и строятся под такие задачи. Поиск дающих выгоду квантовых алгоритмов — это сама по себе отдельная дисциплина, — рассказывает Дмитрий Могилевцев. — Бум квантовых компьютеров начался с того, что американец Питер Шор предложил с их помощью решать очень важную с практической точки зрения задачу факторизации. Она имеет огромное значение в криптографии.
Перемножить целые числа — это просто, а вот узнать, на какие простые множители разлагается число — крайне трудная задача для классического компьютера. 15 факторизуется на простые числа 3 и 5. Но что если число очень большое и состоит из тысяч цифр?
В теории на классическом компьютере такую задачу разрешить можно, однако на практике это потребует много времени. Увеличивается число — временны́е затраты возрастают по экспоненте и быстро выходят на времена, сравнимые с возрастом Вселенной. А алгоритм Шора, используя возможности квантовых компьютеров, способен произвести факторизацию за время, не намного превосходящее время умножения целых чисел.
Например, современный суперкомпьютер, позволяющий делать более десяти в пятнадцатой степени операций в секунду, разложил бы число с пятьюстами знаками за 5 млрд лет. Квантовый компьютер со скоростью всего миллион операций в секунду решил бы ту же задачу за 18 секунд.
Так как факторизация лежит в основе всей современной криптографии, изобретение эффективных квантовых компьютеров поставит под угрозу большинство активно используемых ныне методов шифрования данных. Ведь вся информация, которая нынче передается через сеть, подвергается шифрованию — банковские транзакции, секретная переписка в соцсетях и прочее. Квантовый компьютер сможет подобрать код для расшифровки этих данных в мгновение ока. И тогда не останется ничего тайного.
— Правда, надолго ли — это еще вопрос. Уже сейчас ведутся работы над постквантовым шифрованием, устойчивым к подобному взлому. Хотя эффективность таких систем криптографии пока еще много хуже традиционных.
А еще квантовые компьютеры могут быть очень полезными для моделирования динамики сложных квантовых систем. Именно в этом еще в начале 80-х годов прошлого века видел их выгоду знаменитый физик, лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман. Кстати, сама идея квантовых вычислений предложена известным советским математиком Юрием Маниным в 1980 году.
Что же такое квантовый компьютер?
Это компьютер, использующий вместо классических битов (бинарных переменных, единичек и нулей) кубиты — состояния квантовой системы с двумя уровнями. В отличие от битов, кубиты могут находиться в состоянии 0, 1 и в суперпозиции 0 и 1.
— Помните мысленный эксперимент с котом Шредингера? Пока мы не откроем коробку, кот в ней и «жив», и «мертв» одновременно. Состояние кота в коробке и называется суперпозицией.
Суперпозиция позволяет квантовым компьютерам делать параллельные, а не последовательные вычисления, что на порядок ускоряет работу в определенных алгоритмах. И чем больше в нашем процессоре связанных кубитов, тем больше информационное преимущество квантового компьютера над классическим, тем он потенциально мощнее и быстрее.
— В отличие от классических компьютерных битов и транзисторов, кубиты для своего физического воплощения требуют, как правило, отдельных квантовых систем с дискретными энергетическими уровнями и единичных квантов возбуждений.
Кубиты можно реализовать, например, с охлажденными атомами в ловушках, дефектами в нанокристаллах алмаза или сверхпроводящими контурами. Последние на современном этапе считаются самыми перспективными для построения квантовых компьютеров, поскольку сверхпроводящий контур-кубит, по сути, — объект почти макроскопический, размером в микрометры, доступный для манипуляций и массового изготовления.
Сверхпроводящие кубиты можно создавать на основе существующих методов литографии и помещать на чипы, не боясь, что они куда-нибудь сбегут как атомы. Так, в 2015 году Министерство образования и науки РФ сообщало о создании кубитов из четырех джозефсоновских контактов на «петле» размером в один микрон: «Контакты состоят из алюминиевых полосок, разделенных слоем диэлектрика (оксида алюминия) толщиной около 2 нанометров». Для печати кубита использовалась технология электронной и фотолитографии. Процесс этот весьма увлекательный и подробно расписан создателями в их блоге.
Существуют ли настоящие квантовые компьютеры?
— Они уже есть, и вполне настоящие. Их покупают и продают. Канадская компания «Ди-вэйв» (D-Wave) с 2011 года продает процессоры на нескольких сотнях и более кубитов. Одним из покупателей является аэрокосмическая корпорация «Локхид Мартин» (Lockheed Martin), приобретшая один из первых 128-кубитных процессоров за $11 млн. В начале прошлого года «Ди-вэйв» выпустила устройство с 2000 кубитов.
Правда, на стол в каждой отдельной семье квантовый компьютер поставить трудно — это ящик трехметровой высоты стоимостью $15 млн, внутри которого холоднее, чем в открытом космосе, нагретом реликтовым излучением до 2,725 Кельвина или -270,425 градусов по Цельсию. [Компьютер D-Wave работает при температуре -273 градуса по Цельсию, тогда как на орбите Земли средняя температура абсолютно черного тела составит +4 градуса — прим. Onliner.by]. И даже если оставить сомнения в истинной квантовости компьютера «Ди-вэйв», выгода от него — лишь для отдельных специализированных задач.
В некоторых случаях речь идет о задачах по оптимизации функции затрат по принципу квантового отжига. Например, компании Google это позволило в одном из таких алгоритмов добиться в 100 млн раз большего быстродействия по сравнению с обычным компьютером.
А летом прошлого года группа физиков под руководством профессора Гарварда и сооснователя Российского квантового центра Михаила Лукина смогла создать 51-кубитный квантовый компьютер для моделирования квантовых систем, то есть квантовый симулятор. «Наш симулятор обладает достаточно хорошей когерентностью и довольно большим количеством кубитов, но все это есть и у других систем. Что важно — нам удалось сделать систему с высокой степенью программируемости», — говорил Михаил Лукин в интервью РБК. Квантовый симулятор, по мнению американского ученого Кристофера Монро, это то, что можно запрограммировать под выполнение лишь определенного вида задач и со временем превратить в универсальный квантовый компьютер, когда станет возможно программировать симулятор произвольным образом. Михаил Лукин отмечает, что на данном этапе исследований грань между компьютером и симулятором очень размыта.
Компания Intel в октябре прошлого года объявила о выпуске экспериментального 17-кубитного квантового процессора. Разработчики утверждают, что применили новую архитектуру, которая позволила повысить надежность, улучшить температурные характеристики и изоляцию от помех из-за совместной работы кубитов.
Работы ведутся. Как в середине прошлого века ученые предполагали, что на весь мир хватит и пяти компьютеров, так в нынешнем столетии хочется надеяться, что и задач для квантовых компьютеров станет больше, и для их производства найдутся эффективные и масштабируемые технологии. Пока же есть загвоздки.
Что останавливает торжество квантовых компьютеров?
— Конечно, было бы здорово, если бы удалось сделать компактный и дешевый универсальный квантовый процессор, для всякой задачи работающий не хуже классического и пригодный для помещения в смартфон. Но, увы, пока технологические затруднения слишком велики. Квантовость хрупка. Окружающий мир постоянно толкает наше квантовое состояние, и оно размывается.
Представьте, что вы пытаетесь удержать неподвижным маленький шарик в широкой миске, в то время как вас и миску в ваших руках постоянно и быстро толкают в разные стороны. Шарик остается в миске, расстояние от него до ваших глаз более-менее постоянно, но его положение все время меняется, он дрожит и в ваших глазах превращается в расплывчатое пятно.
На научном языке это называется «декогеренцией». Для большого числа кубитов подобный фазовый шум — настоящее бедствие, способное быстро убить все то, что дает преимущество квантовому компьютеру. Он загоняет квантовое состояние в классическое, губит суперпозицию. Нужно изолироваться, не дать окружающему миру толкать наши кубиты. Один из выходов — попросту заморозить окружающее до суперкосмического холода, как в «Ди-вэйв». Оттого и трехметровые габариты, и высокая цена — хотя сам процессор величиной с ноготь.
Но сейчас интенсивно разрабатываются и другие платформы для квантового процессора, например дефекты в нанокристаллах алмаза, которые способны сохранять когерентность при комнатной температуре.
В последние годы в гонку ввязались мировые технологические гиганты, а потому можно ожидать, что в ближайшие десятилетия мы увидим полноценный квантовый компьютер. Если не на своем столе в гостиной, то в университетской лаборатории уж точно.
Компьютеры в каталоге Onliner.by
Читайте также:
Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!
Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!
Перепечатка текста и фотографий Onliner.by запрещена без разрешения редакции. [email protected]
tech.onliner.by
Взломать пин-код и идеально собрать рюкзак
Представьте: у вас выдался выходной и вы можете переделать все дела, которые откладывали из-за работы. Вечером в пятницу вы пишете план: купить продукты, поплавать в бассейне, отдать пальто в химчистку, забрать с почты посылку, забежать в книжный, постричься и, наконец, пообедать в новом ресторане. Дел много, поэтому вы хотите спланировать день так, чтобы посетить все нужные места за минимальное время и не ходить лишнего. Казалось бы, ничего сложного, но если вы всерьез решите составить идеальный маршрут, у вас пропадут не только выходные, но еще и пара лет рабочего времени.
Описанная выше задача — оптимизировать перемещение по нескольким местам — в математике известна как задача коммивояжера, и ее невозможно решить за разумное время. Если мест назначения немного, скажем пять, вычислить кратчайшую траекторию несложно. Число вариантов для 15 точек составит уже 43 589 145 600. Если на оценку каждого тратить одну секунду, для перебора всех возможностей придется просидеть за столом 138 лет. Для 66 точек время решения превысит несколько миллиардов лет — при условии, что вы используете компьютер и он тратит на оценку одного варианта доли секунды.
Задача коммивояжера — не единственная, которую нельзя решить «в лоб» даже при помощи гигантских суперкомпьютеров. Подобные проблемы, не решаемые за разумное время, называются NP-полными, и они играют важную роль в обычной жизни. Именно благодаря их сложности вы, например, можете безопасно оплачивать покупки карточкой. К вашей карте помимо пина привязано очень большое число, которое делится на пин без остатка. Когда вы вводите пин, оплачивая покупку, банкомат делит большое число на то, что ввели вы, и проверяет ответ. Если злоумышленник захочет подобрать правильное число, которое при делении давало бы нужный результат, он закончит работу тогда, когда во Вселенной не останется ни вашей карточки, ни планеты Земля.
Подбор пин-кода — элементарная задача для квантового компьютера. Фото: Consumerist Dot Com/flickrС еще одной NP-полной задачей вы сталкиваетесь, пытаясь выбрать, что ценного привезти из командировки, учитывая, что вес багажа ограничен. Если каждый раз вы не можете определиться, не расстраивайтесь: понять, как уложить в чемодан покупки на максимальную сумму и при этом не выйти за лимит по весу, невозможно за время человеческой жизни. Задача о рюкзаке — так эта проблема именуется в математике — определяет огромное количество решений в жизни: от выбора стратегии оптимального капиталовложения до схемы, как разместить товары на складе ограниченного объема.
Собрать рюкзак, упаковав в него нужные вещи с учетом ограничений, невозможно за время человеческой жизни. Фото: Jillian Kern/flickrПомочь в решении NP-полных задач не может ни одно классическое вычислительное устройство в мире. Классическое — то есть основанное на привычных алгоритмах и решающее в единицу времени только одну задачу (многозадачность современных операционных систем искусственная, а базовые процессы по-прежнему происходят по очереди). Все, на что они способны, — слегка уменьшить время решения. Но существуют машины, которые справляются с NP-полными задачами за считанные секунды. Это квантовые компьютеры, и впервые их существование предрек выдающийся физик Ричард Фейнман.
Все и сразу
Еще в 1981 году, отвечая на вопрос, можно ли смоделировать физику на компьютере, он ответил, что можно, но не всю: квантовые процессы — то есть процессы, которые происходят с элементарными частицами, — принципиально не могут быть воспроизведены на обычном компьютере. Эти процессы включают слишком много составляющих, и чтобы проследить их все, нужно огромное количество времени. Предположим, что для описания одной элементарной частицы достаточно двух переменных (в реальности их больше). Для того чтобы описать n частиц, нужно 2n переменных. Для описания 100 частиц требуется 2^{100} переменных, и это число с 30 нулями.
Расстроив слушателей, Фейнман предложил выход из затруднительной ситуации с моделированием физики: если квантовые процессы нельзя смоделировать на классических ЭВМ, то почему бы не использовать для этого квантовые компьютеры? Спустя 30 с небольшим лет идея Фейнмана воплотилась в реальных устройствах: квантовые компьютеры существуют и решают реальные задачи.
Квантовый компьютер, как и классический, оперирует информацией, выраженной в битах. Но в отличие от стандартных машин, которые работают только с двумя состояниями бита — 0 и 1 — квантовые вычислительные устройства легко совмещают их в любых пропорциях. Если представить два состояния классического бита стрелочками, направленными вверх и вниз, то состояния квантового бита (кубита) можно изобразить (очень грубо) как поверхность сферы, и выходящая из ее центра «стрелочка» кубита может поворачиваться в любых направлениях в зависимости от того, какая «доля» 0 и 1 есть в том или ином состоянии кубита. Такое смешанное состояние называется суперпозицией.
Художественное представление кубита. Изображение: Saltay Boltay/shutterstockБлагодаря тому что кубит может одновременно существовать во многих состояниях, оперирующий кубитами квантовый компьютер легко справляется с задачами, требующими перебора. Вместо того чтобы по одному рассматривать все состояния системы (например, варианты упаковки рюкзака), он анализирует множество состояний одновременно, позволяя сократить время решения на порядки. Если говорить о реальных задачах, например о разложении числа на множители (например, для взлома пин-кода), то для числа с 400 значимыми цифрами мощный суперкомпьютер найдет решение за 10 миллиардов лет, а несложный квантовый — за три года.
Еще одна сложная задача для квантовых компьютеров, недоступная обычным ЭВМ, — моделирование новых материалов. Просчитать, как именно будут взаимодействовать молекулы в листе проектируемого полезного материала, не могут даже гигантские суперкомпьютеры. Поэтому новые материалы создаются так медленно.
Реальность
Правда, пока кантовые компьютеры так лихо решают NP-полные задачи только в теории. На практике самым сложным вычислением, которое осилила система из кубитов, стало разложение 15 на множители 5 и 3. Это было сделано в 2001 году при помощи ЯМР (ядерно-магнитного резонанса) в лабораториях компании IBM. Эксперимент был реализован так: в жидкости плавало множество (а именно 1018, или миллиард миллиардов) специально созданных молекул, у каждой из которых было семь спинов. Молекулы, а точнее их спины, вели себя как кубиты. Чтобы заставить молекулы взаимодействовать, ученые использовали радиоимпульсы, а затем измеряли спины проконтактировавших кубитов. За прошедшие 14 лет исследователи научились делать более простые и более дешевые кубиты, повторили эксперимент на сверхпроводниковых кубитах (кстати, недавно в России также создали сверхпроводящий кубит), но прорыва в вычислительной мощности квантовых компьютеров не произошло.
И тем не менее физики оптимистичны. «Были принципиальные трудности, которые видели многие физики и которые казались непреодолимыми. Сейчас они преодолены, и дальше вопрос только в технических ухищрениях. То есть это не является принципиально невозможным», — объясняет Алексей Устинов, профессор Технологического института Карлсруэ (Германия), который руководит одной из исследовательских групп Российского квантового центра. «Чердак» пообщался с ученым на третьей международной конференции по квантовым технологиям, которая проходит в Москве с 13 по 17 июля.
Ученые из Технологического института Джорджии работают над оптическими ловушками — устройствами, при помощи которых создаются кубиты. Фото: Rob Felt, Georgia Tech Research InstituteГлавным препятствием, из-за которого многие ученые сомневались, что создать квантовый компьютер в принципе возможно, было малое время когерентности — то есть то время, в течении которого кубит остается в состоянии суперпозиции, а не изменяет его произвольно из-за внешних воздействий. Когда кубиты живут долго, исследователи успевают убедиться, что квантовый компьютер не наделал ошибок, а если ошибки все же есть, то — исправить их. Работающие протоколы исправления ошибок превращают квантовые вычислительные устройства из занятной игрушки в работающую машину.
Еще один способ сделать квантовые компьютеры более надежными — «размазать» состояние одного кубита по нескольким. Такие «сложные» кубиты, в которых одно состояние кодируется несколькими физическими носителями, называются логическими кубитами, и именно они считаются наиболее перспективными.
По мере того как инженеры будут создавать все более сложные квантовые компьютеры, они неизбежно столкнутся с проблемой черного ящика. Пока ученые имеют дело с не очень сложными квантовыми системами, они могут смоделировать — и понять — их работу, моделируя ее на классических компьютерах. Для систем из большого количества кубитов создать такую модель принципиально невозможно — ровно потому, что квантовые системы приспособлены решать задачи, недоступные стандартным компьютерам. «Для проверки нам придется рассчитывать одно и то же несколькими способами и сверять квантовый компьютер с квантовым компьютером, — говорит Устинов. — Но такой сложности мы пока еще не достигли и можем проверить все, что делают квантовые компьютеры, на обычных». Самый «продвинутый» квантовый компьютер сегодня состоит из девяти кубитов.
Ученый полагает, что первые работающие квантовые вычислительные устройства, которые решают конкретные задачи, появятся лет через десять. С универсальным квантовым компьютером все сложнее: в самом ближайшем будущем такая машина вряд ли появится. Кстати, уже сегодня за каких-то 11 миллионов долларов можно приобрести квантовый компьютер канадской фирмы D-Wave, содержащий тысячу кубитов. На всякий случай: его уже купил Google, хотя интернет-гигант создает собственный квантовый компьютер. Правда, многие ученые с осторожностью отзываются об устройстве: по словам Устинова, есть сомнения, что оно все время работает в квантовом режиме. Кроме того, D-Wave — так называемый адиабатический квантовый компьютер, то есть взаимодействие кубитов в нем во многом пущено на самотек. Такой подход считается менее перспективным.
Квантовый компьютер D-Wave с виду больше всего напоминает рентгеновский сканер в аэропорту. Фото: NASA (агентство тоже приобрело себе канадский квантовый компьютер)Экспериментальные квантовые компьютеры, на которых исследователи отрабатывают технологии, занимают небольшую комнату — из-за того что большинство существующих квантовых систем нужно охлаждать до сверхнизких температур: так они лучше работают. Холодильники, дающие температуры, близкие к абсолютному нулю (а это минус 273,15 градуса по Цельсию), дешевеют и работают без участия человека, но они все равно большие, так что квантовых смартфонов или ноутбуков ждать не приходится. Впрочем, они не очень нужны: обычные процессоры, установленные в мобильных устройствах, отлично справляются. Кроме того, пока у нас нет повседневных задач, требующих квантовых вычислений. Но, как это уже не раз бывало, они вполне могут появиться после того, как будет созданы поддерживающие их технологии.
chrdk.ru
Кто — кого? Квантовый компьютер наступает на ПК
Квантовая информатика сегодня — область самых жарких споров. В то время, как одни ученые со страстью доказывают, что будущее за квантовыми компьютерами, занимаясь все новыми исследованиями, другие, напротив, указывают на недостатки и уверяют, что универсальные квантовые компьютеры существовать не могут.
Квантовый компьютер D-Wave 2X. Фото: Jordan Novet / VentureBeat
Так или иначе, но время современных ПК подходит к концу, скоро будет достигнут минимально возможный размер классического транзистора, и на этом прогресс остановится, пишет РИА "Новости".
Основа таких компьютеров — бит, который может изменяться в зависимости от напряжения полупроводникового транзистора: если оно больше некоторого значения, то состояние бита — логическая "1", а если меньше, то логический "0". Память компьютера представляет собой массив битов, а все вычисления — определенные операции, изменяющие состояния битов.
Принципиально другой методов расчетов на основе кубитов использует квантовый компьютер. В отличие от битов, кубиты могут находиться в двух логических состояниях одновременно. Вычислительная мощность квантовых компьютеров вырастает относительно классической транзисторной схемы за счет реализации большего числа операций в единицу времени.
Существует много вариантов технической основы для создания кубитов. Это и микроскопические сверхпроводящие кольца, и атомы, охлажденные до температуры в несколько кельвин, и ловушки на ионах.
Количество кубитов — это только одна характеристика квантового компьютера. Есть еще много других параметров: как долго могут существовать кубиты, насколько легко ими управлять, воспроизводятся ли результаты вычислений, можно ли масштабировать систему до больших размеров?
В Гарварде находится компьютер из 51 кубита. Он может решать только одну задачу — изучать конкретные явления в квантовой многочастичной модели. Для решения другой задачи придется существенно модифицировать его.
Максимальное число кубитов, из которого сделан репрограммируемый квантовый компьютер, способный решать разные задачи, пока равно 16. Создавшая его компания IBM заявила, что компьютер уже использовался для проведения 300 000 экспериментов с квантовыми вычислениями ее пользователями при помощи облачных сервисов.
Получается, что квантовый компьютер может работать, несмотря на уверения скептиков. При этом они могут решать задачи, демонстрируя ускорение, недоступное обычным ПК. Однако есть у них немало и слабых мест. К примеру, они слишком хрупкие и любое возмущение может из разрушить. Кроме того, под вопросом остается и достоверность расчетов, а чтобы проверить проделанную работу, надо собрать отдельные системы. И самое главное — квантовые компьютеры могут потерять информацию при разных квантовых состояниях.
Исследователи признают, что на данный момент квантовый компьютер не подходит для рядового пользователя. Да и оправдана ли будет цена квантовых компьютеров для домашнего пользования? Нужна ли будет его вычислительная мощность для просмотра фильмов и поддержки интернета?
Скорее всего, нынешние суперкомпьютеры в исследовательских лаборатория уступят место квантовым. Однако появятся ли они у нас дома — сказать сложно. Вероятнее всего, это будут некие гибриды гибриды квантовых и классических компьютеров, но как это будет точно, сейчас сказать не может никто.
Эксперты считают, что создание квантового компьютера разделит историю человечества на две эпохи: до и после. Возможности квантового компьютера не только приведут к колоссальному технологическому скачку, но и дадут ответы на фундаментальные вопросы. Так что это на самом деле технология будущего, которое приближается быстрее, чем кажется.
К слову, Россия имеет все возможность составить достойную конкуренцию самым технологически развитым странам в квантовой гонке.
Напомним, недавно стало известно о том, что в лаборатории Google создается самый мощный квантовый компьютер. Разработкой занимается ведущий технолог компании Джон Мартинис. Работу машины будет невозможно проверить при помощи обычных компьютеров.
По словам профессора, сейчас его команда трудится над созданием мощной вычислительной системы, но о практической пользе машины пока речь не идет. Сначала, говорит физик, ему бы хотелось решить задачу "квантового превосходства", доказав, что квантовые компьютеры действительно могут решать "нерешаемые" задачи.
www.pravda.ru
Физик из Google: мы близки к созданию "рабочего" квантового компьютера
МОСКВА, 17 июл – РИА Новости. Джон Мартинис, ведущий квантовый технолог Google, рассказал о создании в его лаборатории сверхмощного квантового компьютера, работу которого будет невозможно проверить при помощи обычных компьютеров, и делится мыслями о том, будут ли подобные машины угрожать военным и государственным секретам.
На этой неделе в Москве прошла четвертая международная конференция по квантовым технологиям ICQT 2017, организатором которой выступает Российский квантовый центр. Ведущие физики мира, занимающиеся разработкой квантовых компьютеров, технологий квантовой криптографии и систем безопасной передачи данных, представили в ее рамках главные открытия и достижения в этих областях за последние годы.
Физики из России и США создали первый 51-кубитный квантовый компьютер Профессор Мартинис рассказал на этой конференции о том, как сегодня Google и сотрудники его лаборатории движутся в сторону так называемого "квантового превосходства" – создания вычислительной системы на базе квантовых битов, кубитов, работу которой будет невозможно просчитать при помощи обычного компьютера за время, меньшее чем срок жизни Вселенной.
— Джон, СМИ часто заявляют, что вы очень близки к созданию полноценной квантовой вычислительной системы. Что изменится лично для вас и для мира в целом после ее выхода на рынок?
— На самом деле, подобная формулировка на текущий момент является небольшим, но преувеличением. На мой взгляд, полноценный квантовый компьютер должен не просто работать, а приносить какую-то практическую пользу. В этом смысле мы пока еще не готовы решить эту задачу.
С другой стороны, сейчас мы готовимся и уже работаем над созданием реально мощной вычислительной системы. Сначала нам хотелось бы решить задачу "квантового превосходства", доказав, что квантовые компьютеры действительно могут решать "нерешаемые" задачи, и потом мы начнем думать над тем, как можно его использовать на практике.
Китайские физики провели первую "орбитальную" квантовую телепортацию Эти опыты, как мы надеемся, помогут нам продемонстрировать мощь квантовых вычислительных систем и их способность получать правильные ответы на очень сложные вопросы. Если у нас все получится, то у нас появится возможность за секунду получать ответы на те задачи, которые самые мощные обычные суперкомпьютеры решают за дни или недели.
— Как вы собираетесь проверить подобный компьютер, если его работу нельзя будет просчитать при помощи классических вычислительных систем?
— Конечно, с формальной точки зрения, сделать это нельзя, но подобную проверку не обязательно осуществлять путем полного прочитывания того, что происходит внутри квантового компьютера.
Нам просто нужно убедиться, что параллельные вычисления внутри компьютера действительно происходят, и что его мощность корректным образом увеличивается по мере наращивания числа кубитов.
Если вычислительная мощность и все ресурсы в нашем компьютере будет расти экспоненциально по мере добавления в него новых кубитов, то тогда время получения правильного ответа будет снижаться аналогичным образом. Это покажет, что нам удалось достичь "квантового превосходства".
Первый репрограммируемый квантовый компьютер
Зачем мы это делаем? Сегодня многие люди уже вложили или готовы вложить миллиарды долларов в создание квантового компьютера, и мы хотели бы заранее проверить, будут ли эти инвестиции оправданными, создав настолько мощное квантовое устройство, какое мы можем сегодня собрать.
— В последние годы ученые используют сверхпроводники, "дефектные" алмазы и полупроводники для создания квантового компьютера. Какой из этих материалов наиболее перспективен и почему вы используете необычный "гибридный" подход, сочетающий в себе черты и аналоговых, и цифровых компьютеров?
— Это прозвучит банально, но каждый научный коллектив работает с тем материалом, который его участники считают самым перспективным. Поэтому возникает ситуация, в которой каждый по сути хвалит свое болото. К примеру, мы работаем со сверхпроводниковыми кубитами, и я их считаю наиболее перспективными и интересными объектами для создания квантового компьютера.
Физики из Канады и России создают многомерный квантовый компьютер Наш же гибридный подход является не устройством, а особым алгоритмом, который позволяет нам соединять большое количество кубитов, необходимых для достижения "квантового превосходства" и управлять их поведением, сильно не усложняя при этом устройство всей системы.
Почему мне кажется, что сверхпроводники победят в этой гонке? В последние годы сверхпроводящие кубиты внезапно начали хорошо работать, мы научились очень хорошо изготовлять их и объединять между собой. Нам уже удалось объединить девять кубитов, и у нас есть веские основания полагать, что их число можно значительно увеличить в будущем.
Прямо сейчас в нашей лаборатории тестируется 22-кубитная машина, и уже сейчас можно сказать, что она в целом работает и что мы в принципе могли бы двигаться дальше. Сегодня мы уже можем сказать, что мы научились создавать "рабочие" квантовые компьютеры и это само по себе является огромным достижением и шагом вперед.
— Какие самые неожиданные задачи смогут решать квантовые компьютеры?
— Этот вопрос, по сути, является следующим логическим шагом в развитии квантовых компьютеров после того, как мы достигнем "квантового превосходства". В последнее время мы все чаще говорим о том, что квантовые компьютеры больше всего нам помогут в изучении квантовых процессов в химии.
Здесь мы фактически возвращаемся к тому, о чем говорил Ричард Фейнман, "отец" квантовых вычислительных систем – мы создаем квантовые компьютеры для того, чтобы решать сложные квантовые проблемы и описывать поведение сложных квантовых систем.
Физики впервые увидели квантовое будущее Необходимость в этом есть уже сегодня – по текущей статистике, примерно 30-40% мощностей современных суперкомпьютеров тратится на решение задач из квантовой химии и на симуляцию процессов в квантовом мире.
Что интересно, минимальный уровень производительности квантового компьютера и число кубитов, необходимых для решения таких задач, заметно снизились в последние годы. К примеру, недавно наши коллеги-теоретики из Google опубликовали статью, в которой им удалось еще раз снизить число кубитов и сложность связывающих их элементов, что вплотную приблизило нас к решению этих задач уже сегодня. Разрыв еще существует, но он уже не выглядит таким непреодолимым, как несколько лет назад.
— Многие ваши коллеги заявляют, что универсальный квантовый компьютер будет создан в ближайшие 10 лет, причем нечто похожее они говорили еще 10 и 15 лет назад. Насколько вообще нужны подобные машины и возможно ли их создание в принципе?
— Мне такие прогнозы всегда кажутся забавными – их авторами обычно являются теоретики, а я и моя команда должны построить подобную машину и решить при этом массу сверхсложных задач. Мы пока лишь знаем, как создать нечто похожее на универсальный компьютер, но не полную его версию. Его создание было одной и причин, почему я начал работать в Google.
Конечно, сегодня мы достигли той точки развития, когда мы просто обязаны попытаться построить универсальную вычислительную машину, и сейчас и мы, и наши коллеги по Google прилагают массу усилий и выделяют гигантское количество ресурсов для решения этой задачи.
С другой стороны, решение многих практически важных задач не требует наличия алгоритмов и систем коррекции ошибок, и более простые квантовые вычислительные системы можно создать уже сегодня. Проблема пока заключается в том, что мы не знаем, будет ли тот или иной "аналоговый" алгоритм работать в каждом конкретном случае из-за отсутствия строгих доказательств, существующих в "мире" универсальных вычислительных машин.
Квантовый компьютер помог физикам подтвердить теорию относительности На самом деле, мы здесь повторяем историю развития компьютерной техники в целом – на заре компьютерной эры существовало большое число эвристических алгоритмов, для которых не было доказательств, но работа с ними помогала двигать вычислительную технику вперед.
Аналогичным образом, аналоговые компьютеры появились намного раньше их цифровых собратьев, и их очень долго использовали для решения серьезных задач, прежде чем появились современные процессоры с их огромными вычислительными мощностями. Нечто похожее, как я считаю, будет происходить и в наших экспериментах и в квантовой индустрии в целом.
— В последние два года ваши коллеги начали задумываться о том, что одна частица может содержать в себе не один, а два или даже три кубита. Поможет ли подобный подход ускорить создание универсальных квантовых машин?
— На самом деле, наши кубиты и логические устройства, которые мы изготовляем на их базе, используют третий энергетический уровень для своей работы, и поэтому можно сказать, что они фактически являются не кубитами, а кутритами. И в целом, это очень хороший подход для создания квантовых вычислительных систем с инженерной точки зрения.
Физики "одели" квантовый компьютер в световую "смирительную рубашку" Существуют и другие предложения по использованию многомерных пространств для кодирования информации, но пока у нас нет теории, которая бы описывала поведение подобных кубитов.
Эта теория нужна для того, чтобы мы могли находить и исправлять ошибки, возникающие во время работы универсального квантового компьютера. Без подобной система коррекции ошибок мы не можем их использовать в принципе. Конечно, эти идеи интересны, но мне кажется, что полноценный компьютер на базе таких многоуровневых систем будет очень сложно создать.
— IBM и другие IT-компании планируют создать "квантовые облака" и продавать машинное время на квантовых компьютерах для любых пользователей сети. Учитывая то, что квантовые компьютеры легко взламывают RSA и другие криптографические системы, не попытаются ли государство ввести жесткие ограничения на продажу подобных услуг?
— На самом деле, это началось уже сейчас – компания D-Wave уже продает вычислительные мощности своих вычислительных приборов клиентам, и IBM тоже уже предлагает такие услуги. Нам кажется, что это правильный подход – он избавляет клиентов от необходимости держать у себя очень сложное и дорогое оборудование.
С другой стороны, Google идет несколько другим путем – мы сначала пытаемся создать "рабочий" квантовый компьютер, и только потом мы начнем делиться его мощностями с клиентами и сообществом.
Сейчас очень тяжело предсказать то, как на подобные инициативы отреагирует правительство США. Оно уже может работать над различными системами на базе квантовых компьютеров, но об этих проектах мы ничего не знаем, в отличие от наших собственных проектов, полностью открытых для публики. Мы верим, что открытые проекты в этой области принесут пользу обществу.
Физики из России создали первый в мире квантовый блокчейн Если же говорить о самих системах шифрования, люди сегодня активно обсуждают эту проблему и пытаются найти решение. Хорошая новость заключается в том, что уже сегодня существуют протоколы, защищенные от взлома при помощи квантовых компьютеров на уровне математики, и программисты активно разрабатывают их и приспосабливают для практического применения.
Проблема заключается в том, что формальная проверка всех этих алгоритмов требует большого количества времени, и поэтому сразу их никто не сможет внедрить. С другой стороны, у нас еще есть несколько лет, прежде чем появятся первые полнофункциональные квантовые машины, и этого времени хватит для того, чтобы проверить классические алгоритмы, способные противостоять им.
В любом случае, как мне кажется, создать подобный алгоритм гораздо проще, чем создать "рабочий" квантовый компьютер.
ria.ru
Фото дня: квантовый компьютер на 50 кубитов с выставки CES
На технологической выставке CES 2018 в Лас-Вегасе компания IBM представила собственный квантовый компьютер на 50 кубитов.
Устройство, которое журналисты на CES чаще всего сравнивали с чем-то из мира стимпанка, представляет собой внутренности реального квантового компьютера, уверяет вице-президент IBM Research Джеффри Уэлш (Jeffrey Welse) в разговоре с Engadget.
Фото: AOL
Фото: AOL
Трубы и провода, которые видны на фотографиях, нужны для того, чтобы посылать сигналы находящемуся внутри устройства квантовому процессору с кубитами, а также для охлаждения всей конструкции и изоляции от любого «шума», который может помешать работе процессора, говорит Уэлш.
Фото: BRIDGET BENNETT/MASHABLE
Фото: AOL
Напомним, в основе вычислений квантовых компьютеров лежат не биты, кодирующие 1 и 0, а кубиты – особые логические элементы, из-за квантовых свойств способные кодировать 1, 0 и 1 и 0 вместе. В теории это позволит квантовым машинам стать намного более производительными, чем обычные компьютеры – вплоть до возможности взломать блокчейн.
Сейчас, однако, такие устройства позволяют справиться только с некоторыми исследовательскими задачами вроде моделирования молекул. Ранее IBM запустила облачный доступ к своему квантовому компьютеру на 20 кубитов, а к концу 2017 года объявила о планах запустить доступ и к прототипу на 50 кубитов.
Над квантовыми компьютерами также работают Alphabet и другие компании, включая Intel, которая представила на CES 2018 собственный квантовый процессор на 49 кубитов (на фото внизу).
Фото: Engadget
Фото: Intel
Актуальные материалы — в Telegram-канале @Rusbase Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter
rb.ru
