Как полагают многие физики в мире, дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. РИА Новости/Прайм.
Квантовый компьютер + Новости
Приложения квантовых компьютеров Купить рекламу Отключить Криптография — заметная область, в которой квантовые вычисления могут иметь существенное значение. Способность быстро обрабатывать большие числа делает квантовые компьютеры угрозой для существующих систем шифрования, но также открывает двери для разработки более безопасных методов квантового шифрования. В области медицины квантовые вычисления могут позволить моделировать сложные молекулярные структуры , ускоряя открытие лекарств. Квантовое моделирование может дать представление о новых материалах и процессах, на открытие которых в ходе экспериментов могут уйти годы. Будущее квантовых вычислений Хотя квантовые вычисления все еще находятся в зачаточном состоянии, быстрый темп инноваций свидетельствует о многообещающем будущем. Технологические гиганты, такие как IBM, Google и Microsoft, а также многочисленные стартапы, добились значительных успехов в исследованиях квантовых вычислений. В ближайшие годы мы можем ожидать, что квантовые компьютеры продолжат расти в мощности и надежности. Квантовое превосходство — точка, в которой квантовые компьютеры превосходят классические компьютеры по вычислительным возможностям — может быть ближе, чем мы думаем.
Первые эксперименты уже позволили решить часть технологических и инфраструктурных задач и провести вычисления с рекордными для России показателями, подчеркнули в компании. При перепечатке и цитировании полном или частичном ссылка на РИА "Новости" обязательна. Другие новости.
Будьте в курсе событий Десятилетия науки и технологий! Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна.
Физики пытаются обойти эту проблему, заставив несколько кубитов — каждый из которых закодирован в сверхпроводящей цепи — работать вместе, чтобы несколько кубитов представляли собой один информационный, или логический, кубит. Компания также представила чип под названием Heron, который имеет 133 кубита, но с рекордно низкой частотой ошибок, в три раза ниже, чем у ее предыдущего квантового процессора. Исследователи обычно заявляют, что современные методы исправления ошибок потребуют более 1000 физических кубитов для каждого логического. Тогда машине, способной выполнять полезные вычисления, потребуются миллионы физических кубитов. Но в последние месяцы физики заинтересовались альтернативной схемой исправления ошибок, называемой квантовой проверкой четности с низкой плотностью qLDPC. Согласно препринту исследователей из IBM, комп ани я обещает сократить число нужных кубитов в 10 и более раз.
Квантовый компьютер + Новости
В этом компьютере кубиты (квантовые биты) генерируются с помощью сверхпроводящих электронных резонансных цепей. Рассказываем, как появился первый квантовый компьютер, сколько кубитов в современных процессорах и какие задачи они могут решать. РИА Новости/Прайм. В последние несколько лет в заголовках научных статей и новостей все чаще стали упоминаться квантовые компьютеры. Что собой представляет этот вид вычислительной техники, как работает, и какие перспективы подарят квантовые вычисления? На сегодняшний день в мире существуют квантовые компьютеры на ионах, вмещающие до 32 кубитов. Квантовый компьютер Google способен сократить до нескольких секунд вычисления, на которые у суперкомпьютера ушло бы около 50 лет.
Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология
Поскольку они используют квантовое туннелирование , они уменьшат энергопотребление в 100-1000 раз. Альтернативные реальности Согласно квантовой физике, мы имеем дело с тем, что называется Мультивселенной, где проблема может иметь много или бесконечное количество возможных решений. Например, вы можете читать эту статью на своем Macbook. В другом вы, возможно, читаете это по мобильному телефону во время путешествия. Квантовый компьютер может выполнять «n» задач в «n» параллельных вселенных и достигать конечного результата. Если традиционный компьютер делает «N» вычисления в «N» секунд, квантовый компьютер может выполнить «N 2» вычисления в то же время. Компьютер сделал это, изучая 200 миллионов возможных ходов в секунду.
Вдали от способностей человеческого мозга! Но если бы это была квантовая машина, она бы рассчитала 1 триллион ходов в секунду, 4 триллиона ходов за 2 секунды и 9 триллионов ходов за 3 секунды. Почему сложно построить квантовые компьютеры Проблема с квантовым компьютером - стабильность. Оказывается интерференция, любой вид вибрации расстроит вибрацию атомов, создавая ерунду. Электроны в квантовой механике ведут себя как волны и описываются волновой функцией. Эти волны могут мешать, вызывая странное поведение квантовых частиц, и это называется декогеренцией.
Низкая температура Температура, необходимая для поддержания стабильного состояния для лучшей производительности, должна быть действительно низкой. Чтобы квантовые компьютеры работали, атомы должны быть стабильными. И единственный известный эффективный способ поддержания стабильности этих атомов - это снижение температуры до нуля Кельвина, где атомы становятся стабильными без выделения тепла. В настоящее время система D-Wave 2000Q является самым совершенным квантовым компьютером. Его сверхпроводящий процессор охлаждается до 0,015 Кельвина в 180 раз холоднее, чем межзвездное пространство. Навыки решения проблем Квантовые компьютеры могут запускать классические алгоритмы, однако для получения эффективных результатов они используют алгоритмы, которые кажутся изначально квантовыми, или используют некоторые особенности квантовых вычислений, такие как квантовое запутывание или квантовая суперпозиция.
Это результат работы исследователей, которые стартовали в 2019 году. Демонстрация работы квантового компьютера продемонстрирована главе государства по защищённому каналу связи. Справка Квантовый компьютер — новый вид вычислительного устройства, принцип действия которого основан на поведении микроскопических объектов и квантовых явлениях «суперпозиции» и «запутанности». В России создано нескольких квантовых компьютеров на разных технологических платформах, самый мощный из них — 16-кубитный квантовый компьютер на ионах.
Они разработали и проверили работу сразу нескольких квантовых компьютеров, способных автоматически корректировать случайные ошибки, возникающие в процессе их работы, передает пресс-служба института. Это очень важная веха для нашей области, так как реализация универсальных квантовых компьютеров без системы исправления ошибок невозможна из-за чрезвычайно высокой чувствительности квантовых систем к шумам», — заявил старший научный сотрудник МФТИ Глеб Федоров. Он отметил, что особую ценность представляет то, что в 2023 году впервые сразу на нескольких платформах физикам удалось экспериментально продемонстрировать то, что увеличение числа физических кубитов, входящих в состав логических квантовых битов, действительно улучшает качество работы и стабильность этих ячеек памяти и элементарных вычислительных блоков квантового компьютера. Другим важным «квантовым» физическим прорывом года, как добавил директор Международного центра теоретической физики имени Абрикосова Москва Алексей Кавокин, было создание австрийскими физиками первого в мире квантового повторителя сигналов на базе ионов кальция.
По его словам, эта разработка значительно приблизила мир к созданию всемирной сети квантовых коммуникаций и к разработке распределенных квантовых вычислительных систем, чьи компоненты удалены друг от друга на очень большие расстояния.
Квантовый компьютер Google с 53-кубитным процессором Sycamore якобы смог за 200 секунд выполнить расчеты, на которые самому мощному в мире суперкомпьютеру IBM Summit 200 квадриллионов операций в секунду - НСН понадобилось бы примерно 10 тыс. Однако оказалось, что это была крайне специфическая задача, придуманная специально для квантового компьютера, в которой нет практического смысла, кроме генерации случайных чисел. Позднее специалисты IBM заявили, что их суперкомпьютер при оптимизации процесса сумел бы выполнить ее за несколько дней. Квантовые процессоры Google содержатся в специальных резервуарах - криостатах - при температуре, близкой к абсолютному нулю, что необходимо для поддержания сверхпроводимости. Помимо них в квантовый компьютер входит классическая электроника, которая отвечает за удаленный доступ к системе для программных исследований и анализа полученных данных. При этом все элементы системы должны быть надежно защищены от взаимных и внешних помех.
Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду
Российский квантовый центр РКЦ и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, они планируют развивать квантовые вычисления на облачной платформе VK Cloud, рассказали в пресс-службе VK. Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud", - говорится в сообщении. Основным направлением сотрудничества станет формирование облачной среды, которая поможет ускорить инновации в области квантовых вычислений. К примеру, стороны смогут построить квантовый компьютер и запустить на нем ключевые квантовые механизмы в режиме реального времени.
Учитывая эту жесткость, мы можем использовать многие уже существующие классические системы управления". Алмазные квантовые ускорители, работающие при комнатной температуре, могут стать еще одним компонентом для ПК, предлагая квантовые возможности, когда это необходимо. Мы создали, по сути, первый в Австралии суперкомпьютерный квантовый центр инноваций и организовали программу Pawsey Pioneer, в рамках которой промышленные и исследовательские группы могут использовать нашу квантовую операционную систему. Мы развернем в Pawsey первую в мире алмазную квантовую вычислительную систему комнатной температуры в 1 квартале 2022 года". Концепция Quantum Brilliance заключается в том, чтобы сделать кубиты легко интегрируемой системой для любого компьютера. Что-то вроде современных high-end видеокарт, производимых в массовых количествах для работы в широком спектре систем при низкой себестоимости. Тогда разработчики программного обеспечения смогут использовать традиционные вычисления там, где это выгодно, а квантовые - только там, где они наиболее эффективны.
Это может быть в задачах, которые включают моделирование практически всего, что имеет атомарную структуру, проявляющую квантово-механическое поведение; Мэттингли-Скотт называет фармакологическую разработку лекарств, разработку электродов для батарей и производство энергии как области, где такое оборудование может оказать непосредственное влияние.
Компании взяли классический алгоритм управления биржевыми рисками и с помощью квантового глубокого обучения натренировали модель на совершение защитных сделок. Фармацевтическая и биотех-компания Moderna объединила усилия с IBM для использования квантовых вычислений в улучшении технологии мРНК, которая легла в основу вакцины от Covid-19. Moderna с помощью квантов IBM планирует применить мРНК для борьбы с другими заболеваниями, помимо Covid: как респираторно-синцитиальный вирус и некоторые виды рака. Автопроизводители тоже решили воспользоваться преимуществами квантовых технологий для вычислительной химии.
Ford и BMW в сотрудничестве с Quantinuum смоделировали химический состав материалов аккумуляторов электромобилей — без квантового компьютера просчитать поведение молекул сложных веществ в обычных условиях было бы невозможно, утверждают исследователи. Похожие эксперименты проводила и химическая компания BASF — благодаря программной платформе CUDA Quantum ей удалось смоделировать нитрилотриуксусную кислоту, которая удаляет токсичные металлы из городских сточных вод. В сегмент все активнее заходят бигтехи. Например, Intel в середине 2023 года выпустил свой первый 12-кубитный квантовый кремниевый чип Tunnel Falls. В компании это трактуют как очередной шаг к созданию полнофункциональной коммерческой системы квантовых вычислений.
Прибор найдет применение в квантовых компьютерах. Изображение C. Это устройство представляет собой структуру, центром которой является квантовая точка - искусственный полупроводниковый объект с предельно малыми размерами, обладающий многими свойствами одиночного атома.
В силу своих уникальных характеристик квантовые точки являются квантовыми объектами, излучающими абсолютно одинаковые неразличимые одиночные фотоны, которые могут использоваться в качестве кубитов в квантовых вычислительных устройствах», - сообщил заведующего Лабораторией квантовой фотоники ФТИ им.
В России создали 16-кубитный квантовый компьютер
В последние несколько лет в заголовках научных статей и новостей все чаще стали упоминаться квантовые компьютеры. Что собой представляет этот вид вычислительной техники, как работает, и какие перспективы подарят квантовые вычисления? В Китае готовы запустить 504-кубитный квантовый суперкомпьютер и уже разработали 1000-кубитный. Современные конструкции квантовых компьютеров часто имеют вид люстры для удовлетворения экстремальных требований к охлаждению. Последние новости России и мира в области квантовых технологий и квантовой физики. В Китае готовы запустить 504-кубитный квантовый суперкомпьютер и уже разработали 1000-кубитный. Новости. Впервые квантовый компьютер продан клиенту. Самое странное во всей этой истории — у научного сообщества до сих пор нет полной уверенности, что обсуждаемый квантовый ко.
Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология
Первый в мире рабочий квантовый компьютер создали трое ученых из MIT, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли еще в 1998 году. перед нами квантовый интернет и квантовый компьютер, это почти телепортация Квантовый компьютер, Квантовая запутанность, Достижение, Наука, Исследования, Новости, Длиннопост. Специалисты Национальной квантовой лаборатории в 2021 году сообщили о создании прототипа квантового компьютера совместно с РКЦ и ФИАНом. «Когда полнофункциональный квантовый компьютер на основе стабильных топологических кубитов станет доступным, те же самые алгоритмы будут обладать еще большей мощностью», – говорит Матиас Троер, главный исследователь Microsoft по квантовым вычислениям. В Китае готовы запустить 504-кубитный квантовый суперкомпьютер и уже разработали 1000-кубитный.
Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду
Об этом "РГ" беседует с одним из пионеров создания отечественных квантовых технологий и сооснователем Российского квантового центра Русланом Юнусовым. Среди важнейших приоритетов технологического суверенитета России названы квантовый компьютер, а в целом квантовые технологии. На них уже выделены многие миллиарды, а в перспективе суммы должны значительно увеличиться. Но почему они выходят на первый план? Чем не устраивают обычные суперкомпьютеры, которые решают задачи с фантастической скоростью 1015 операций в секунду. А уже в планах 1018. Руслан Юнусов: Конечно, суперкомпьютеры успешно работают в самых разных сферах жизни, но есть много задач, перед которыми даже они пасуют. Сколько бы степеней быстродействия вы ни прибавляли.
Вот вроде бы элементарная задача - разложение числа на простые множители. Скажем, 10 делится на 2 и 5. Но если начнете увеличивать число на несколько знаков, то сложность вычисления вырастет многократно. Например, над числом из сотен цифр мощный суперкомпьютер будет возиться несколько миллиардов лет, а возможно, вообще не справится. Квантовому хватит нескольких минут. Задача коммивояжера не под силу даже суперкомпьютеру А можно пример задачи из реальной жизни? Руслан Юнусов: Например, коммивояжеру, чтобы объехать сто клиентов, требуется выбрать лучший маршрут.
Вроде бы можно довериться Яндекс. Но он находит хорошее решение, а не самое лучшее. Причем с каждой новой точкой задача сразу усложняется в 10, 100, 1000 и так далее раз. Это специфический класс оптимизационных задач, которые решаются перебором огромного количества вариантов. И здесь квантовому компьютеру нет равных - в сравнении с ним даже самый мощный суперкомпьютер больше напоминает примитивный калькулятор. То есть квантовые компьютеры не вытеснят обычные, а займут свою нишу? Руслан Юнусов: Именно так.
Назову области применения, которые очевидны уже сегодня. Считается, что квантовый компьютер, манипулируя отдельными атомами, лучше справится с созданием новых материалов и новых лекарств. Он сможет взломать системы современного шифрования, но в то же время квантовая криптография защитит информацию на фундаментальном уровне. Ждут появления полноценного квантового компьютера финансисты и климатологи. Первым он крайне необходим для моделирования рынков и финансовых операций, вторым - для составления более точных сценариев климата и прогнозирования погоды. Даже самый мощный суперкомпьютер, по сравнению с квантовым, больше напоминает примитивный калькулятор Но я назвал только то, что мы знаем уже сейчас. Вы удивитесь, но на самом деле мы даже не представляем, на что по большому счету способен квантовый компьютер, в какие сферы он может проникнуть.
Так происходит с большинством прорывных технологий. Руслан Юнусов: Да, аналогичная ситуация была когда-то с обычными компьютерами. Их авторы создавали устройства под вполне конкретные задачи. Они были уверены, что жителям Земли, чтобы решить свои проблемы, достаточно примерно тысячи таких машин.
Если это демонстратор квантового компьютера, в котором будет несколько десятков квантовых бит информации и который будет выполнять какие-то простейшие программы, то это реально. У нас был более простой проект, в ближайшее время 50 кубитов должны создать, посмотрим, сделают или нет. Но это не есть квантовый компьютер, поскольку при работе квантовых компьютеров неизбежны ошибки, которые возникают при выполнении операций. Поэтому в квантовые компьютеры нужно встраивать дополнительные элементы, которые управляют исправлением ошибок при вычислении. И тогда количество кубитов, необходимых даже для простых программ, резко возрастает.
Речь должна идти о тысячах, десятках тысяч кубитов, чтобы простейшие программы выполнять. И вот это к 2024 году вряд ли будет.
Они использовали логические кубиты, виртуальные квантовые ячейки, состоящие из нескольких физических кубитов, чтобы автоматически исправлять возникающие ошибки. В 2023 году созданы квантовые процессоры на базе логических кубитов, демонстрируя эффективность в снижении частоты ошибок в долгосрочной работе.
IBM инвестирует в разработку порядка 10 миллионов долларов. Арвинд Кришна уверен, специалисты в области квантовых вычислений, в том числе и в рамках нового сотрудничества, будут шаг за шагом продвигаться вперёд, пока квантовые технологии не позволят решать повседневные задачи, с которыми не могут справиться суперкомпьютеры, или же затраты на их решение будут слишком велики. Возможностей квантовых компьютеров с 4000 или 10 000 кубит будет достаточно, чтобы заняться решением проблем в коммерческом сегменте рынка.
В России создали 16-кубитный квантовый компьютер
Что такое квантовый компьютер и с кем придется конкурировать России при его разработке? То ли ноль, то ли единица Для начала минутка гордости. Квантовые вычисления еще в 1980 году предсказал советский математик Юрий Манин. С 1993 года Юрий Иванович живет в Германии, но лично квантовыми компьютерами не занимается.
Ему ближе алгебра с геометрией, Манин - заслуженный профессор Математического института Макса Планка. Квантовые компьютеры - крайне дорогие «игрушки» для ученых. А практические сложные вычисления производятся на транзисторных суперкомпьютерах.
Основные их пользователи - госорганы, университеты, научные институты, IT-компании и банки. Крупнейший суперкомпьютер - американский Summit. Устройство состоит из 4608 серверов, которые занимают 500 квадратных метров.
То есть по сути это множество мощных, но при этом вполне традиционных компьютеров, объединенных в сеть, способных обрабатывать колоссальные массивы информации и совершать очень сложные расчеты. В традиционном компьютере единица информации - один бит. Он может принимать два значения: «0» и «1».
Транзистор включается и пропускает электричество - у нас «1». Транзистор выключается - у нас «0».
Уже есть успехи — американская IT-компания , например, в конце 2022 года представила процессор, внутри которого 433 кубита. Теоретически в нем может одновременно содержаться на много порядков больше бит информации, чем атомов в наблюдаемой Вселенной. Но решить какую-то задачу гораздо быстрее обычного компьютера, то есть «продемонстрировать квантовое превосходство», такой процессор пока не может — слишком нестабильны элементы. Подобные удачи, впрочем, уже случались.
Физики из Китая, например, создали квантовый компьютер, работающий на фотонах, и за 200 секунд он провел бозонную выборку — это мегасложное вычисление, на которое могло уйти полмиллиарда лет работы самого быстрого суперкомпьютера. В этом году квантовый вычислитель обещают уже использовать в медицинских целях. Его установят в клинике города Кливленд в США. Он поможет выявлять новые штаммы вирусов и займется поиском лекарств от болезни Альцгеймера. Но есть и опасения по поводу новой технологии. Наталья Малеева, старший научный сотрудник криолаборатории электронных систем НИТУ МИСиС: «Квантовый компьютер — это разложение больших чисел на простые множители, это несортированный поиск.
Обе эти задачи часто вспоминаются в приложении к современной криптографии.
Такие кардинальные изменения абсолютно невозможно получить работая по-старому». Открытие алгоритмов, инспирированных квантовым подходом В квантовом компьютере уникальные свойства кубитов — в частности их способность принимать одновременно значение и 0, и 1 — позволяет им обрабатывать информацию во много раз быстрее и, теоретически, найти решение таких проблем, как изменение климата или борьба с голодом в мировом масштабе, которые пока остаются нерешаемыми. Но, как известно, квантовые частицы являются невероятно капризными и нестабильными.
Поэтому Microsoft трудится над разработкой более надежных и масштабируемых кубитов, способных полностью поддерживать квантовую вычислительную платформу. Другой тип машины для квантового отжига использует потрясающие и непостижимые свойства квантовых частиц для выполнения одной единственной задачи: решение проблемы оптимизации со множеством сложных переменных и условий. Изначально ученые собирались просто исследовать работу квантовых анниляторов, поэтому они разработали алгоритмы для симуляции происходящего внутри процесса. Они решили протестировать на популярном оптимизационном тесте классический, но воодушевленный квантовым подходом, алгоритм и обнаружили, что у них появились также другие решения.
Все стали задаваться вопросом: «Кто эти парни и откуда они взялись? Это даже не ученые в области вычислительных систем! Это квантовые физики, у которых есть какие-то безумные алгоритмы, которые намного лучше», — рассказывает он. Для решения проблем оптимизации нужны компьютерные решения, требующие минимальных затрат усилий и стоимости.
В каком-то смысле это как альпинист, пытающийся найти абсолютный высотный минимум в незнакомом горном ландшафте крайне неправильной и непредсказуемой формы. Как только он достигает долины, для него нет возможности узнать, будет ли за следующей горой более низкая точка. А выяснить это стоит огромных усилий, потому что надо взобраться на гору и пройти перевал. Вполне возможно он решит, что это слишком затратно и остановится там, где находится, так и не найдя самый низкий минимум или лучшее решение.
Матиас Троер, главный исследователь Microsoft.
В России также активно развивают квантовые вычисления: Росатом работает над созданием отечественного квантового компьютера, и в стране уже создан 20-кубитный квантовый компьютер с планами на расширение до 50 кубитов, а также разрабатывается специализированное программное обеспечение, сообщает ТАСС. Фото: commons.