«Каждому по кванту»: Станут ли квантовые вычисления коммерческим продуктом? Квантовый компьютинг это
Вычисления на скоростях: технологии квантового компьютинга готовятся к масштабированию. Фото | Технологии
Обычный компьютер работает с битами — нулями и единицами в ячейках памяти. Квантовый строится на основе кубитов — квантовых ячеек, способных находиться не только в состояниях «0» и «1», но и одновременно в каждом из этих двух состояний, подобно знаменитому коту Шрёдингера, который одновременно и жив, и мертв. В таком смешанном состоянии «0» и «1» сосуществуют в определенной пропорции. Так продолжается, пока значение кубита не будет считано обычным компьютером. Тогда кубит с соответствующей вероятностью принимает одно из двух значений.
Впрочем, одиночный кубит — вещь не слишком полезная. Всё самое интересное начинается при взаимодействии кубитов. В особых условиях, называемых квантовой запутанностью, кубиты объединяются в единую систему. Если каждый из них смешан в два состояния, то пара запутанных кубитов будет находиться сразу в четырех состояниях, три кубита — в 23 = 8 состояниях, а N кубитов — в 2N состояниях. И все эти состояния могут одновременно участвовать в вычислительных операциях.
Представьте что, вы забыли код цифрового замка на чемодане. Подбирать его — это часы нудной работы. Вот если бы все возможные положения дисков замка можно смешать вместе и применить одновременно… Тогда одна из комбинаций сразу открыла бы замок, а остальные не оказали бы никакого воздействия. С механическим устройством такого не сделать, но для квантовых частиц это — норма. Надо только научиться приводить их в нужное исходное состояние.
Квантовые алгоритмы устроены так, что по мере их выполнения в системе запутанных кубитов быстро растет вероятность того состояния, которое решает поставленную задачу. Достаточно привести систему кубитов в определенное исходное состояние, немного подождать и считать получившееся состояние — оно и окажется искомым ответом.
Примерно так видится процесс взлома систем шифрования с использованием квантового алгоритма Шора, позволяющего раскладывать целые числа на множители. Сегодня шифрование большей части данных, передаваемых по интернету, опирается на огромную трудоемкость этой задачи в случае разложения больших чисел. Классически она решается только перебором вариантов, что не под силу даже суперкомпьютерам. Алгоритм Шора позволяет мгновенно решить эту задачу, опробовав сразу все варианты. Остается только создать квантовый компьютер с сотнями кубитов, и банки со спецслужбами лишатся своих секретов.
Впрочем, взломом криптографических систем квантовые вычисления не ограничиваются. Есть и другие неподъемные для классических компьютеров задачи. И, в первую очередь, это крайне ресурсоемкое моделирование самих квантовых систем. Еще в прошлом веке советский математик Юрий Манин и американский физик Ричард Фейнман почти одновременно предложили использовать одни квантовые объекты для предсказания поведения других, с которыми трудно экспериментировать. Моделирование на квантовом компьютере может, например, позволить разработать материалы, сохраняющие сверхпроводимость при комнатной температуре. Пока этого состояния добиваются лишь при температуре жидкого азота, хотя фундаментальных запретов на сверхпроводимость при комнатной температуре нет. Квантовый компьютер мог бы смоделировать строение новых высокотемпературных сверхпроводников, которые обойдутся без криогенных систем. Появление таких материалов приведет к грандиозным переменам не только в электроэнергетике, но и во всей технологической цивилизации. Например, обыденностью станут сверхскоростные поезда на магнитной подушке.
Квантовые сопроцессоры помогли бы и в поиске структуры других новых материалов, например, легких, высокопрочных, жаростойких, которые необходимы авиакосмической отрасли. А, скажем, квантовый алгоритм Гровера, позволит значительно ускорить поиск в неупорядоченных базах данных. Это очень актуальная задача в условиях роста популярности «больших данных». На сайте американского Национального института стандартов и технологий собирается полная коллекция известных квантовых алгоритмов, и их там уже более полусотни. Так что квантовый компьютер может стать уникальным и незаменимым инструментом для решения множества задач, вот только создать его очень трудно.
Запутанные квантовые состояния крайне хрупки. Любое случайное взаимодействие с окружающей средой разрушает их и прерывает вычисление. Поэтому так важно на пути к квантовому компьютеру найти лучшую технологию реализации кубитов, чтобы они могли запутываться между собой, не испытывая посторонних помех. Мы знаем, что все классические процессоры построены на одной технологии – кремниевой. В случае же квантовых, можно использовать совершенно разные материалы и соответственно разные подходы: одиночные атомы, фотоны в оптическом резонаторе, ионы азота в кристаллической решетке алмаза, так называемые сверхпроводящие джозефсоновские цепи.
В 1999 году квантовое состояние у сверхпроводящих кубитов на основе контактов Джозефсона удавалось сохранять всего несколько наносекунд. К 2013 году это время выросло в 10 000 раз — до сотни микросекунд, и этого уже достаточно для полезных вычислений. Но есть другая трудность — при переходе от одиночного кубита к системам из десятков и сотен сложность поддержания квантовых состояний многократно вырастает. Так что проблема полноценной изоляции от внешних помех остается главным препятствием на пути создания квантовых вычислительных машин.
Среди физиков есть пессимисты, считающие, что преодолеть это препятствие не удастся. Так израильский физик Джил Калай полагает, что рост числа кубитов ведет к лавинообразному росту шумов, которые делают бессмысленными попытки что-то просчитать. Российский физик Михаил Дьяконов полагает, что невозможно с необходимой точностью задавать начальные и считывать конечные состояния квантовых процессоров. Однако большинство специалистов считает эти препятствия преодолимыми. Так, Алексей Устинов, профессор Технологического института Карлсруэ и руководитель научной группы РКЦ, называет создание универсального квантового компьютера чисто инженерной проблемой, которая будет решена в ближайшие десять лет.
Судя по всему, так же считают и крупные технологические корпорации. В развитие квантовых вычислений десятки и сотни миллионов долларов вкладывают Google, Microsoft, IBM, Intel и даже китайский интернет-ритейлер Alibaba. Проекты в этой области реализуют NASA и Lockheed Martin, а правительства многих стран запускают программы по развитию квантовых технологий.
Единственная компания, предлагающая сегодня решения в области квантовых вычислений — канадская D-Wave Systems. В ее устройствах используются тысячи сверхпроводящих кубитов, однако это не полнофункциональные, а так называемые адиабатические квантовые компьютеры. Они решают, по сути, только одну задачу — поиск минимума очень сложных функций методом квантового отжига. Их можно сравнить с популярными в середине XX века аналоговыми компьютерами, где вычисления проводились путем измерения параметров специально подобранных физических процессов, например, давления воды в перенастраиваемой гидравлической системе.
До недавнего времени многие специалисты даже сомневались, что эти устройства D-Wave действительно используют квантовые эффекты. Но эксперименты сотрудников Google подтвердили наличие квантовой прибавки к скорости вычислений. Компьютерами D-Wave интересуется Пентагон и американские разведывательные агентства. Компания Lockheed (один из первых клиентов компании) закупила такую машину для проверки и оптимизации программного обеспечения, используемого в разработке истребителя пятого поколения F-35. При тестировании системы удалось с помощью D-Wave за шесть недель найти ошибки в программном обеспечении истребителя F-16, тогда как c традиционными инструментами для этого понадобилось несколько месяцев.
«Настоящие» квантовые компьютеры содержат пока лишь по несколько кубитов, из которых собирают отдельные логические элементы для экспериментов. В 2001 году ученые из Стэнфорда и IBM впервые продемонстрировали практическую реализацию алгоритма Шора — устройство из семи кубитов успешно разложило число 15 на простые множители — 3 и 5. Через десять лет, в 2011 году, группа китайских физиков объявила, что им удалось разложить число 143. Прогресс кажется не слишком быстрым, но в этой области он идет сразу во всех направлениях — создаются языки программирования для будущих квантовых ЭВМ, прорабатываются алгоритмы, ведутся эксперименты с задачами. Например, IBM открыла для всех желающих доступ к своему 5-кубитному квантовому компьютеру Quantum Experience. Microsoft работает над своим вариантом квантового компьютера, основанного на использовании квазичастиц — неабелевских анионов, которые возникают в цепочках холодных электронов.
В России эксперименты в этой сфере пока на начальной стадии: группа ученых из РКЦ и МФТИ под руководством Алексея Устинова создала первый кубит на базе контактов Джозефсона. Готовятся эксперименты с двумя кубитами.
Наблюдая за всем разнообразием идей и подходов, ведущий научный журнал Nature в первые дни января 2017 года опубликовал статью, прогнозирующую уже в этом году выход квантовых компьютеров из лабораторий в «большую жизнь». Это означает появление технологий масштабирования квантовых вычислителей, позволяющих наращивать их мощность, как это делается с классическими компьютерами. По мнению журнала, возможными лидерами в этом прорыве будет группа под руководством Джона Мартиниса, который работает в лаборатории Google с кубитами на основе контактов Джозефсона, а также компания IonQ под руководством Кристофера Монро из университета Мэриленда. Эта компания развивает технологии кубитов на основе ионов в магнитных ловушках.
Мы ждем, что в этом году или в следующем будет достигнута точка квантового превосходства – момент, когда квантовые компьютеры покажут, что они могут больше, чем самые мощные классические суперкомпьютеры. Сама по себе задача квантового превосходства не является решением индустриальных вызовов, но это означает первый шаг квантовых вычислительных машин из лабораторий в реальный мир. И нам нужно готовиться к этим переменам.
quantum-computing - Что такое QBit и как скоро я могу получить квантовый компьютер?
За последние десять-два года вокруг квантовых компьютеров много шумихи, но есть ряд проблем, которые необходимо будет решить, прежде чем они станут практичными.
Некоторые из них - "просто" технические проблемы, такие как сокращение размера от 6-процессорных систем размером в комнату до чего-то большего, чем плотность интегральной схемы. Или выяснить способ предотвращения теплового шума от скремблирования системы, не требуя от клиента хранить большие запасы жидкого азота (или гелия!) Под рукой.
С другой стороны, существуют некоторые более фундаментальные проблемы с построением квантовых компьютеров с большим количеством qbits.
Первичная из них - исправление ошибок. Часть присущего характера запутанных систем, используемых для квантовых вычислений, заключается в том, что они могут потерять "связность" спонтанно. Большие успехи были достигнуты в увеличении запутанного срока службы, но вы по-прежнему очень ограничены в количестве операций, которые вы можете выполнять надежно.
Были разработаны некоторые методы исправления ошибок в квантовых вычислениях, но последняя статья, которую я прочитал о квантовом EC, указала, что количество исправляющих ошибок qbits больше или меньше логарифмически растет с количеством активных qbits. Обратите внимание, что начальный постоянный коэффициент может быть довольно большим - для представления 1 логической qbit может принимать 5 физических qbits.
В какой-то степени (еще предстоит выяснить) этот рост в размерах будет уменьшаться от экспоненциального преимущества в скорости, которую квантовые вычисления должны иметь по сравнению с обычными вычислениями.
Хорошо, поэтому сегодня вы можете получить 6-битную систему, что слишком мало для решения "интересных" проблем. Что-то вроде факторинга 2048-значного числа потребует систем с миллионами или миллиардами qbits. Конечно, вы получите ответ "мгновенно", но нет четкого пути к достижению такого уровня производительности с использованием современных технологий. Просто загрузка проблемы в систему, вероятно, превысит срок службы когерентности.
О, чтобы ответить на ваши другие вопросы: Я думаю, что большинство людей работают с квантовыми системами хранения с одной парой состояний. В принципе, большинство из этих систем могут хранить несколько неперекрывающихся состояний на единицу хранения, но я думаю, что гораздо больше усилий нужно сделать, чтобы оборудование работало надежно вообще, а не увеличивало эффективность.
Квантовые алгоритмы странны так же, как и квантовая физика. Вместо того, чтобы пытаться объяснить, как они работают, вот статья о алгоритме Шор для факторинга целых чисел. http://en.wikipedia.org/wiki/Shor's_algorithm
И вот ссылка на проблему с исправлением ошибок: http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_error_correction
qaru.site
Станут ли квантовые вычисления коммерческим продуктом? / Блог компании 1cloud.ru / Хабр
Приближение эпохи квантовых вычислений
В июне стартап IonQ объявил о привлечении $22 млн на производство квантовых процессоров общего назначения в течение 12 месяцев. В марте другая компания — Rigetti Computing — привлекла $64 млн. В ее планах продемонстрировать в следующем году рабочий прототип, превосходящий мощнейшие в мире суперкомпьютеры.Тогда же корпорация IBM объявила о своей инициативе по созданию коммерческой квантовой платформы IBM Q для решения ресурсоемких задач, а через два месяца удвоила вычислительную мощность квантовой системы IBM Quantum Cloud. Один из обновленных процессоров является основой IBM Q, а другой — доступен разработчикам, исследователям и программистам для квантовых вычислений посредством облачного сервиса IBM Cloud.
Еще одним серьезным игроком в облачных квантовых вычислениях становится Google. Проект ИТ-гиганта Alphabet уже открыл ранний доступ к своему сервису для исследователей. Также, как сообщает Bloomberg, компания ведет работу над инициативой ProjectQ — платформой с открытым исходным кодом для создания ПО под вычислительные мощности квантовых компьютеров.
Наряду с этим, в мире ежемесячно происходят такие важные события, как создание учеными из Массачусетского института и Гарварда кубитов, способных хранить информацию в сотни раз дольше. Или объединение Microsoft и Сиднейского университета для работы над первым квантовым компьютером.
«Я бы сказал, что рабочий квантовый компьютер — это, пожалуй, самая сложная технология, которую когда-либо создавали люди», — считает Чад Ригетти (Chad Rigetti), основатель и главный исполнительный директор Rigetti Computing.
Эндрю Бествик (Andrew Bestwick), директор по инженерным вопросам в Rigetti, добавляет, что уже достигнуто многое, и основная проблема теперь заключается в том, чтобы взять все достижения на небольших системах и создать конечный продукт в масштабируемой форме. Сделать технологию не только прикладной к ресурсоемким задачам, но и такой же доступной, как стандартный персональный компьютер.
/ Flickr / IBM Research / CC
Станет ли технология массовой?
Усилия крупных корпораций говорят о том, что с появлением первого рабочего экземпляра, доступ к квантовым мощностям смогут получить специалисты для проведения сложных расчетов. Однако в квантовых вычислениях потенциально заинтересован и массовый потребительский рынок.По данным Markets and Markets, рынок квантовых вычислений будет расти следующие 6 лет со среднегодовым темпом в 29% и к 2023 году достигнет $495,3 млн. Ключевыми точками роста станут размах киберпреступности, внедрение технологий квантовых вычислений в автомобильной и оборонной промышленности и увеличение инвестиций государственных структур.
Например, компания D-WAVE уже осуществила первую продажу коммерческого квантового компьютера в этом году. Cypor Security Defense Systems приобрела 2000-кубитное устройство для борьбы с кибератаками. Как сообщается, система обошлась компании в $15 млн. Такие сделки в коммерческом секторе вполне вероятно станут более распространенными в ближайшем будущем, но настоящий «квантовый скачок» все же следует ожидать с развитием облачных платформ от IBM, Google и других компаний.
Квантовые вычисления могут быть широко востребованы и в IoT-среде. Новые сети требуют иных подходов к управлению. Нужны мощности для анализа, и предприятия, работающие с IoT, уже осознают, что предоставляемых существующим оборудованием возможностей не хватает на полноценное обслуживание сетей. Поэтому надежды возлагаются на квантовые компьютеры.
Однако, чтобы квантовые вычисления могли коммерциализироваться, следует преодолеть несколько технологических проблем. Квантовые аппаратные средства необходимо масштабировать, чтобы те могли конкурировать с классическим оборудованием.
Поэтому Йошихиса Ямамото (Yoshihisa Yamamoto), профессор физики в Стэнфордском университете, и ряд его коллег считают разговоры о коммерциализации квантовых технологий весьма преждевременными. Заслуги D-WAVE на рынке пока подвергаются научными сотрудниками сомнению, так как реализованная компанией система имеет ограниченный потенциал и подходит только для задач оптимизации.
Но на сегодняшний день почти все участники квантового рынка признают незрелость своих технологий. Скотт Краудер (Scott Crowder), вице-президент и главный технический директор по квантовым вычислениям в IBM, считает, что в течение следующих нескольких лет у квантовых вычислений не будет практического применения. Дэвид Мэринг (David Moehring), генеральный директор IonQ, заявляет, что они «вряд ли будут решать очень большие молекулярные или оптимизационные задачи». Бествик же сказал, что первые коммерческие системы их компании, скорее всего, будут гибридными.
Таким образом, долгожданные квантовые решения пока не могут встать в один ряд с массовыми технологиями, в которые привык инвестировать частный сектор. Но, как заметили в Wired, «продавать квантовые компьютеры начали прежде, чем они появились», а значит это тот случай, когда еще до создания рабочего прототипа будет сформирован рынок со своими лидерами.
P.S. О чем еще мы пишем в нашем блоге? Вот несколько материалов на тему аппаратного обеспечения:
habr.com
Квантовая онлайн-песочница от Google / Хабр
За исключением непосредственного приобретения квантового компьютера — что, несмотря на заявления D-Wave, вряд ли когда-нибудь удастся — решение от Google является наиболее удачным шагом в сторону популяризации квантового зверя. Если хочется лично встать на первую ступеньку вычислений будущего, это тот самый шанс. У вас есть дети? Вы обязаны посадить их в эту песочницу как минимум на шесть часов, чтобы они научились всем тонкостям квантовых вычислений.Quantum Computing Playground
Площадка является веб-приложением Chrome (Chrome Experiment), использующая WebGL, чтобы имитировать до 22 кубитов на GPU. Присутствует небольшая среда разработки, чтобы писать, компилировать и исполнять код. Также имеются уже готовые примеры алгоритмов (Гровер, Шор), удобный отладчик и инструмент для 3D визуализации квантовых состояний, так что можно своими глазами увидеть, что происходит внутри вашего маленького квантового компьютера. Программы написаны на языке, называемом QScript, который очень похож на любой другой скриптовый язык.
QScript
К сожалению, если у пользователя нет никакого опыта программирования, ему, вероятно, будет довольно трудно в полной мере воспользоваться песочницей — здесь нет туториала, а комментарии в примерах на самом то деле не особо детальные. На странице помощи есть несколько подсказок о внутренней работе симулятора и намеков на то, что же такое QScript, но все равно требуется довольно прочный фундамент в квантовой теории, чтобы все досконально понять.
D-Wave
Любопытно для Google, Площадка применяет модель квантовых гейтов (Quantum Gates), а не адиабатических квантовых вычислений, используемых в D-Wave, в которой Google заказала квантовый компьютер в прошлом году. Споров о D-Wave всегда было предостаточно. Действительно ли их машины выполняют реальные квантовые вычисления, особенно, когда они стоят в 6000 раз дороже классического ПК? Если на Площадке используют обычные квантовые гейты, значит ли это, что Google знает, что D-Wave в действительности не имеет ничего общего с квантовой механикой?
Стоит заметить, что так называемая «модель квантовых гейтов» является обычным аппаратом линейной алгебры, тянущего за собой линейные пространства и линейные операторы (они же «гейты»), так что нет ничего страшного в том, чтобы этот аппарат реализовывать программно.
Дочитав до этого момента, вы ознакомились с полной юмора и красок статьей с extremetech.com.
Итак, QScript и его компилятор / VM. Гугл предоставляет следующие возможности:
— компиляция во внутренний код прямо из браузера — возможность пошагового выполнения скомпилированных команд — встроенные процедуры — локальные переменные (в пределах процедур) — синтаксис выражений совместим с JavaScript — доступ к математическим функциям JavaScript — «for-endfor» цикл, «if-else-endif» конструкции (поразительно) — полная поддержка отладки со стеком вызовов и отслеживанием переменных
Дабы не загромождать статью, ниже приведены лишь основные квантовые гейты, реализованные в этой песочнице:
- Оператор Адамара (Hadamart Gate) создает суперпозицию состояний 0 и 1 для данного кубита. По смыслу является обратным к самому себе: применяя его два раза восстанавливает исходное состояние кубита.
- Сигма X (Sigma X, он же известный Паули X поворот) — квантовый эквивалент битового отрицания. Поскольку кубиты представляют из себя комплексные числа, довольно сложно придумать для них концепцию обычного отрицания. Sigma Y и Sigma Z — тоже «инвертируют» кубиты, но немного альтернативным способом.
- QFT применяет Квантовое Преобразование Фурье к части квантового регистра. Первый аргумент определяет первый кубит для преобразования, в то время как второй — ширину преобразования (количество кубитов, к которым преобразование будет применяться).
- CNOT реализует ту же трансформацию, что и Sigma X, но его выполнение обусловлено значением первого аргумента — управляющего кубита. Квантовое отрицание выполняется только для тех состояний, где управляющий кубит имеет значение 1. Состояния, где управляющий кубит имеет значение 0, остаются неизменными.
- Тоффоли-гейт (Toffoli Gate) работает таким же образом, как и CNOT, принимая управляющие кубиты в качестве двух аргументов и один целевой кубит. Отрицание осуществляется только на тех состояниях, где оба контрольных кубита имеют значение 1.
- Фазовый поворот (Phase Gate) вращает амплитуду тех состояний (состояние — комплексное число!), где целевой кубит имеет значение 1. Угол поворота задается вторым аргументом.
- Измерение (Measurement) — не принимает никаких аргументов, а лишь использует генератор случайных чисел (спасибо JavaScript), выбирает состояние из квантового вектора, который представляет собой случайную величину физического измерения квантового регистра. Операция не разрушает квантовый вектор, и поэтому измерения могут выполняться снова и снова без необходимости повторять все предыдущие квантовые вычисления заново.
Вообще говоря, непонятно с какой целью они этим занялись. С одной стороны, среда явно ориентирована на новичков, стремящихся наконец «увидеть» и «потрогать» квантовую механику, с которой они по тем или иным причинам столкнулись. Но тогда возникают вопрос: откуда гигантское нежелание писать мануалы? Непонятно также и то, зачем моделировать алгоритм Шора, не объяснив людям чем отличается от подбрасывания двугранной монетки.
С другой стороны, очевидно, что в такой системе работать довольно неудобно, вряд ли в песочнице кто-то станет реализовывать хоть сколько-нибудь прикладные программы. Есть графический интерфейс, да. Но он заканчивается на банальном отображении точек в пространстве {состояние, время, амплитуда} — не более. Существует довольно широкий спектр средств, позволяющих симулировать работу квантовомеханической системы, но хотелось бы знать, интересно ли это хабру?
habr.com
ИИ-алгоритм впервые запущен на квантовом компьютере
Специалисты компании использовали прототип одного из своих квантовых чипов для запуска алгоритма группирования — метода, предназначенного для структурирования данных по группам. Эта демонстрация не означает, что квантовые компьютеры уже готовы произвести революцию в системах искусственного интеллекта. Алгоритм Rigetti, например, не делает ничего полезного. Тем не менее, Уилл Цзэн, глава программного отдела компании, считает, что это достижение является важной вехой в развитии квантовых компьютеров. «Группирование — это фундаментальная и серьезная математическая проблема. Никто до сих пор не мог этого сделать», — говорит он.
Rigetti сложно тягаться с крупными игроками на поле квантовых вычислений. Недавно IBM объявила о создании компьютера с 50 кубитами, Google тоже работает над машиной такой же мощности. И все же стартап может похвастаться $70 миллионами, привлеченными от таких инвесторов, как Andreessen Horowitz. Да и большее число кубитов не обязательно говорит о превосходстве. Сохранение квантовых состояний и надежность манипуляции кубитами также представляют существенную сложность.
Как и многие другие, Rigetti использует гибридный подход, то есть ее сверхпроводящая квантовая машина (она размещена в охлаждающей установке, создающей сверхнизкие температуры) работает вместе с обычным компьютером. Кроме того, по словам Цзэна, представленное решение является более модульным, что может обеспечить в будущем преимущество перед конкурентами в масштабировании.
По мнению Кристофера Монро, физика из Университета Мэриленда, машинное обучение может сыграть ключевую роль в придании квантовым компьютерам большей надежности. И открыв доступ к Forest для всех пользователей, Rigetti сможет получить ценную обратную связь, пишет MIT Technology Review.
Между тем, гонку за квантовое превосходство может выиграть не IBM или Google, а ученый, чью технологию сегодня используют эти компании — Роберт Шелькопф из Йельского университета. Он и его коллеги используют другой подход: вместо одной большой квантовой машины строят сеть из множества маленьких.
hightech.fm
Создатель квантового компьютера может обогнать Google и IBM
Три корпорации — Google, IBM и Intel — сегодня используют метод, впервые предложенный профессором Йельского университета Робертом Шелькопфом и несколькими другими физиками. Технологические гиганты мечтают о создании машины, которая могла бы значительно ускорить все, начиная от открытия лекарств и заканчивая искусственным интеллектом. Но теперь у этих проектов появился еще один конкурент: сам Роберт Шелькопф.
Роберт Шелькопф и двое его коллег из Йельского университета создали собственную компанию Quantum Circuits, которая занимается квантовыми вычислениями в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. Стартап получил финансирование от компании Sequoia Capital в размере $18 млн и, по мнению издания, имеет все шансы на успех.
«В последние несколько лет нам стало ясно, что мы достаточно хорошо знаем предмет, чтобы создать собственную рабочую систему, — говорит Шелькопф. — Кроме того, это технология, которую мы можем начать коммерциализировать».
Хотя в квантовых схемах Шелькопфа используется тот же метод, что и в Google, IBM и Intel, его компания имеет преимущество, потому что иначе походит к решению задачи. Вместо того, чтобы строить одну большую квантовую машину, как делают корпорации, Шелькопф создает серию миниатюрных компьютеров, которые могут быть объединены в сеть. По его словам, это облегчит исправление ошибок в квантовых вычислениях, что является одной из основных трудностей создания квантовых компьютеров.
Глава компании Sequoia Capital и главный инвестор стартапа Билл Кофран считает, что Quantum Circuits уже сейчас превращается в компанию, способную предоставлять услуги квантовых вычислений любому бизнесу или исследователю, что гарантирует ей финансовый успех в ближайшем будущем.
IBM объявила о новом рекорде в создании квантовых компьютеров. Компания анонсировала успешный выпуск квантового компьютера на 50 кубитов. Достижение не говорит о том, что квантовые вычисления станут общедоступными в ближайшее время, но для науки это важный результат.
hightech.fm
В теории разработан квантовый компьютер на миллион кубитов
В отличие от традиционных двоичных битов, квантовые биты (кубиты) — это запутанные частицы, которые могут соответствовать нулю, единице или им обоим одновременно, что делает квантовые компьютеры быстрее их традиционных аналогов. Но большинство экспериментальных моделей могут манипулировать только парой десятков кубитов. Огромным прорывом в этой области стало преодоление порога в 50 кубитов, достигнутое в этом году командой российских ученых.
Фурусава и Такеда заявляют, что оставили подобные ограничения далеко позади: одна из разработанных ими схем теоретически способна обрабатывать более миллиона кубитов. Основу их метода составляет базовая оптическая квантовая вычислительная система — квантовый компьютер, использующий в качестве кубитов фотоны. Ее Фурусава разработал в 2013 году. Машина занимала площадь около 6,3 квадратных метра и могла обрабатывать только один световой импульс. Чтобы увеличить ее возможности, требовалось соединить вместе несколько громоздких блоков, поэтому вместо расширения аппаратного обеспечения исследователи разработали способ заставить систему обрабатывать несколько световых импульсов посредством петлевого контура. В теории множественные световые импульсы, каждый из которых несет информацию, могут бесконечно вращаться вокруг схемы. Это позволит ей выполнять несколько задач, переходя от одной к другой посредством мгновенной манипуляции световыми импульсами.
Заявленная вычислительная мощность в миллион кубитов выходит далеко за пределы наших представлений. Она достаточна, чтобы решать крупнейшие вычислительные проблемы современности, обеспечивая фундамент для прорывов в медицинских исследованиях, обработке больших массивов данных и машинном обучении. Следующий шаг исследователей — воплотить теорию в рабочей модели. Если система заработает так, как ожидается, она заслуженно будет носить определение «совершенной».
Даже несовершенные модели квантовых компьютеров способны совершать перевороты в науке. Так, компания IBM с помощью квантовых методик с высокой точностью смоделировала взаимодействия субатомных компонентов гидрида бериллия — самой сложной молекулы, которая когда-либо подвергалась подобному изучению.
hightech.fm
