Первый в мире рабочий квантовый компьютер создали трое ученых из MIT, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли еще в 1998 году. Что такое квантовый компьютер и с кем придется конкурировать России при его разработке? Квантовый компьютер – новый вид вычислительного устройства, принцип действия которого основан на поведении микроскопических объектов и квантовых явлениях «суперпозиции» и «запутанности». Современные конструкции квантовых компьютеров часто имеют вид люстры для удовлетворения экстремальных требований к охлаждению.
Инвестиции в квантовые компьютеры: на что стоит обратить внимание
РИА Новости/Прайм. Поэтому применение квантовых компьютеров позволит улучшить риск-модели и ускорить обработку больших данных, рассказал квантовый энтузиаст, директор по цифровому развитию Делобанка Антон Семенников. Это связано с тем, что текущее поколение квантовых компьютеров по-прежнему ограничено в лучшем случае чуть более чем тысячей кубитов. На ежегодной конференции IBM по квантовым вычислениям Quantum Summit 2023 корпорация представила новейший 133-кубитный квантовый процессор Heron и первый модульный квантовый компьютер IBM Quantum System Two на его базе. Как полагают многие физики в мире, дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. На проходившем в июле Форуме будущих технологий глава «Росатома» Алексей Лихачев продемонстрировал президенту Владимиру Путину 16‑кубитный квантовый компьютер на ионах.
Квантовые компьютеры
Цель состоит в том, чтобы создать машины третьего уровня и достичь так называемого «квантового превосходства», когда квантовые компьютеры станут более мощными и способными, чем самые быстрые аналоговые суперкомпьютеры. Физики из ФИАН совместно с коллегами из Российского квантового центра представили 16-кубитный квантовый компьютер на ионах. Квантовые компьютеры позволяют решать некоторые задачи — например, моделировать молекулярные системы — значительно быстрее, чем самые мощные «классические» суперкомпьютеры.
Новости про квантовые компьютеры
Новости / Компьютеры. Выполняя свое прошлогоднее обещание, компания представила первый квантовый компьютер с более чем 1000 квантовыми битами. все новости, связанные с понятием "Квантовый компьютер ". Регулярное обновление новостного материала. Чтобы этого избежать, выберите "Отмена" и войдите в аккаунт на компьютере. Учёные из МФТИ разработали и протестировали сразу несколько квантовых компьютеров, которые обнаруживают ошибки в работе друг друга. Новости по теме: квантовый компьютер.
Когда квантовые вычисления станут реальностью?
Новость, опубликованная Daily Telegraph, может означать поворотный момент в развитии этой новой технологии. Квантовые компьютеры открывают огромные перспективы для потенциально революционных секторов, таких как наука о климате и открытие лекарств. Квантовые компьютеры вряд ли станут персональными в привычном смысле этого слова, объяснил он Квантовая интегральная микросхема является «сердцем» прототипа квантового вычислительного устройства, состоящего из классического компьютера и квантового «ускорителя».
Куквартная химия: что может 16‑кубитный и 20‑кубитный квантовый компьютер
Квантовая интегральная микросхема является «сердцем» прототипа квантового вычислительного устройства, состоящего из классического компьютера и квантового «ускорителя». Первый в мире рабочий квантовый компьютер создали трое ученых из MIT, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли еще в 1998 году. Обсуждение последствий появления мощного квантового компьютера, способного взламывать сегодняшние алгоритмы шифрования, может напомнить дискуссии по поводу «Проблемы 2000». перед нами квантовый интернет и квантовый компьютер, это почти телепортация Квантовый компьютер, Квантовая запутанность, Достижение, Наука, Исследования, Новости, Длиннопост. В перспективе возможно создание «квантового интернета», когда удаленные квантовые компьютеры будут объединены в сеть за счет обмена квантовыми состояниями. Новости / Компьютеры.
Российский 16-кубитный квантовый компьютер представил Росатом на Форуме будущих технологий
И, наконец, с помощью электрического поля можно управлять так называемыми триггерными кубитами, предложенными учёными UNSW в 2017 году выше на видео. Возможность делать это с помощью магнитных, электрических полей или любой их комбинации даст нам множество возможностей для использования [всех их] при масштабировании системы». Далее команда планирует использовать эти атомы для кодирования логических кубитов, что в конечном итоге может проложить путь к более практичным квантовым компьютерам. Добавим, дальше всего в создании многоуровневых кубитов продвинулись российские учёные. Они смогли не только создать, но также испытать в работе логические структуры на пятиуровневых кубитах. Но это другая история. Двери завода открыла компания IonQ в присутствии делегации от властей штата Вашингтон. Квантовые компьютеры IonQ выглядят как обычные серверные стойки, и этим они подкупают заказчиков, среди которых ряд крупнейших компаний из США, Пентагон и даже швейцарская компания QuantumBasel. Предприятие раскинулось на площади 6000 м2 в пригороде Сиэтла Ботелле.
Кроме сборочных цехов на территории предприятия развёрнут квантовый ЦОД компании с облачным доступом второй по счёту в США , исследовательские центры и научный кампус. Компания IonQ не удовлетворилась достигнутым и объявила о расширении площадки до более чем 9000 м2. В настоящий момент компания способна производить и поставлять заказчикам квантовые системы Forte на 35 алгоритмических кубитах AQ , и в будущем запустят сборку систем Tempo на 64 AQ. Благодаря квантовым законам система Tempo будет производительнее Forte не в два раза, что можно было бы ожидать от обычных классических компьютеров, а в 536 млн раз, за что мы любим и ждём квантовые вычислители. Они обладают невиданным потенциалом в сфере расчётов, но мы пока не можем распорядиться этими возможностями даже на начальном уровне. Две системы хотят приобрести военные, а ещё две системы ждут в Швейцарии. И это наряду с тем, что ведущие облачные платформы уже предоставляют доступ к квантовым платформам IonQ, включая сервис Amazon Braket. Квантовая платформа IonQ опирается на кубиты из ионов под управлением лазеров.
Такие системы не требуют криогенного охлаждения или, по крайней мере, охлаждаются до относительно высоких температур. Это делает работу с ними удобной и достаточно гуманной по затратам. Когда-нибудь заводы по производству квантовых компьютеров будут открываться пачками, но первый останется таким навсегда. Для этого пришлось заново изучить данные сотен научных работ и исследований. В результате проделанной работы в журнале Nature Physics вышла статья 30 авторов, которая объясняет, как можно минимум на один порядок снизить вероятность появления ошибок в квантовых вычислениях. Типичная криогенная структура квантового компьютера. Эта модель принесла Брайану Джозефсону Нобелевскую премию по физике в 1973 году. Она хорошо представлена математически и широко используется для работы со сверхпроводящими кубитами на основе переходов около 15 лет.
Данные измерений выходили за рамки модели, и это заставило учёных искать корень проблем. Под руководством профессора исследователи подняли данные аналогичных исследований учёных Высшей нормальной школы Парижа, работы с 27-кубитовым квантовым компьютером компании IBM и другие. Как позже выяснилось, похожие отклонения в экспериментальных и теоретических данных обнаружили также исследователи из Кёльнского университета. Обе группы объединили усилия и привлекли ещё учёных, заново проанализировав сотни работ по теме. Результат оказался удивительным. Оказалось, что в стандартной модели описание работы переходов Джозефсона не учитывает ряд важных факторов, и это ведёт к ошибкам вычислений. Влияние гармоник на измерения. На практике мы дошли до такой степени точности измерений, что можем заметить отклонения от идеальной кривой.
Всему виной гармоники, самые сильные из которых, как оказалось, влияют на результат измерений. Раньше они никак не учитывались. Коллектив из 30 авторов собрал столько «компромата» на гармоники, что отмахнуться от них больше нельзя. И это хорошо. Уточнённые формулы расчёта состояний сверхпроводящих кубитов могут привести к тому, что квантовые биты станут в 2—7 раз стабильнее, что, как минимум, на порядок снизит вероятность появления ошибок. Ценность разработки в том, что каждый участвующий в вычислениях логический кубит может быть представлен всего одним физическим кубитом. Все возникающие в процессе ошибки исправляются им самим без привлечения других физических кубитов, что открывает путь к массовым квантовым компьютерам. Это предполагает крепкое теоретическое обоснование разработок компании в дополнение к возможности производить оборудование на заводе в Шербруке.
Свой «альтернативный» кубит Nord Quantique создала в одном экземпляре. Статья и работа базируются на проверке его работы вне рамок вычислений, которые начнут проводиться ближе к концу текущего года. Физическое представление кубита. Источник изображения: Nord Quantique Интересно, что канадцы фактически перевернули с ног на голову архитектуру, давно используемую в квантовых компьютерах IBM и Google в виде так называемых трансмониевых сверхпроводящих кубитов. Кубиты в компьютерах IBM и Google хранят информацию в сверхпроводящей петле, а управляются микроволновым резонатором, в котором микроволновые фотоны задерживаются на какое-то время. Кубит Nord Quantique, напротив, хранит информацию — квантовые состояния — в микроволновых фотонах, удерживаемых в резонаторах, а сверхпроводящая петля управляет его состоянием. Хитрость в том, что в резонатор можно запустить избыточное количество фотонов. Чем их больше, тем меньше вероятность появления ошибки.
Избыточность — это хорошо проверенный и доказанный способ снизить количество ошибок, что широко применяется в обычных вычислениях. Иными словами, перспективы у него есть, если компания начнёт быстро догонять конкурентов. Квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах Было бы заманчиво увидеть масштабное применение кубита Nord Quantique. Для кубитов IBM и Google безошибочная работа кубитов означает, что каждый логический кубит должен состоять из 1000 физических кубитов. Для логического кубита Nord Quantique нужен всего один физический кубит или, по крайней мере, десятки, а не тысячи всех этих петелек, резонаторов, коаксиальных разъёмов и прочей мелочи, которая в масштабе представляет то, что мы видим на современных фотографиях квантовых систем: огромные хромированные люстры. Для безошибочных квантовых расчётов необходимо тысячу физических кубитов представить одним-единственным логическим кубитом. Ничем иным как расточительством такое не назовёшь. Это проблема, решить которою пообещали немецкие, чешские и японские учёные.
Мы собрали некоторые интересные факты о квантовых компьютерах, которые определенно ошеломят вас. Схема хранения информации Компьютеры, которые мы используем сегодня, хранят данные в двоичном формате - серии 0 и 1. Каждый компонент памяти называется битом, и им можно манипулировать с помощью шагов булевой логики.
С другой стороны, квантовый компьютер будет хранить данные в виде 0, 1 или квантовой суперпозиции двух состояний. Такой квантовый бит также известный как кубиты обладает гораздо большей гибкостью по сравнению с двоичной системой. Кубиты могут быть реализованы с помощью частиц с двумя спиновыми состояниями - "вверх" и "вниз".
Пылающая скорость Поскольку квантовый компьютер может существовать не только в 0 и 1, они могут выполнять вычисления параллельно. Квантовый компьютер покажет вышеуказанный результат, когда он находится в состоянии декогеренции, которое длится, пока он находится в суперпозиции состояний, пока он не упадет до одного состояния. Возможность одновременного выполнения нескольких задач называется квантовым параллелизмом.
Переопределение безопасности Скорость квантового компьютера также является серьезной проблемой в области шифрования и криптографии. Современные системы финансовой безопасности в мире основаны на факторизации больших чисел алгоритмы RSA или DSA , которые буквально не могут быть взломаны обычными компьютерами в течение жизни Земли. Тем не менее квантовый компьютер может рассчитывать числа в разумный период времени.
С другой стороны, квантовые компьютеры смогут обеспечить небьющиеся функции безопасности. Они могут блокировать важные данные например, онлайн-транзакции, учетные записи электронной почты с гораздо лучшим шифрованием. Многие алгоритмы были разработаны для квантовых компьютеров - наиболее известными являются алгоритм Гровера для поиска в неструктурированной базе данных и алгоритм Шора для факторизации больших чисел.
Энергоэффективность Потребляемая мощность является критическим фактором для любого устройства, работающего на электричестве. Огромному массиву процессоров требуется изрядное количество блоков питания для поддержания их производительности. Самый быстрый суперкомпьютер в мире Sunway TaihuLight по состоянию на апрель 2017 года потребляет 15,37 МВт электроэнергии.
Однако, это становится захватывающим с квантовыми компьютерами.
Квантовые компьютеры, в отличие от традиционных, будут оперировать не двоичным кодом битами , а кубитами. Если бит — это или 0, или 1, то кубит — это и 0, и 1. То есть единица информации может одновременно оперировать двумя значениями параллельно. Теоретически за счет этого и возможно повышение быстродействия как минимум в два раза. Ученые прогнозируют, что высокая скорость расчетов квантовых компьютеров упростит решение задач в области развития искусственного интеллекта и больших объемов данных, будет полезна в квантовой химии, биотехнологиях и других сферах. Квантовый компьютер пока не создан. Требуется разработать относительно недорогую компонентную базу, на которой можно было бы реализовать принципы его работы.
Ученым удалось экспериментально показать превосходства такого радара над классическими аналогами на коротких расстояниях, порядка 1 метра. Я не часто вижу статьи по квантовым радарам, ведь эта тема особо интересна военной индустрии, и потому почти все разработки засекречены.
Ученые продолжили попытки понять квантовую запутанность: есть большой прогресс
Наш лидер побывал на форуме новых технологий и оценил изобретения по достоинству. Компьютер мощнее обычных на несколько порядков, то есть он в разы быстрее способен производить расчеты. С его помощью можно разрабатывать новые формулы химический соединений, например, лекарств. Можно делать прогнозы, которые базируются на большом количестве переменных. Например, делать более точный прогноз погоды. Ранее 5-tv.
Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
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. Недавно техногигант стал одним из инвесторов канадской Photonic Inc. Стартап создает одну из первых в мире масштабируемых, отказоустойчивых и унифицированных платформ для квантовых вычислений и сетей на основе связанных кремниевых спиновых кубитов. Один из недавних прорывов — в начале декабря 2023 года IBM представила новейший чип для квантового компьютера Condor с более 1000 кубитами.
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.
Форма успешно отправлена!
- Зачем в России разработали 20-кубитный квантовый компьютер | Новости России
- Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология
- HuoBO-SS • Квантовые вычисления - красная ртуть XXI века
- Глава IBM уверен, квантовым компьютерам найдут коммерческое применение уже через несколько лет
Зачем России квантовый компьютер за 20 миллиардов
Я не часто вижу статьи по квантовым радарам, ведь эта тема особо интересна военной индустрии, и потому почти все разработки засекречены. Но приятно, когда все таки научная группа выбирает открытость и публикуется.
Пока что единственный рабочий способ — охладить всю систему до абсолютного нуля, чтобы защитить её от внешних воздействий. Делается это обычно с помощью жидкого азота, ионных ловушек или магнитного поля, а потому такая система охлаждения выглядит весьма увесисто.
А ещё — довольно сложны в производстве. Но учёные уверены, что это преодолимо: достаточно вспомнить, сколько места занимал один из первых компьютеров Mark I. И ничего — сейчас его далёкие потомки красуются в большинстве комнат и офисов мира.
Читайте также: Глупый мотылёк догорал на свечке: как американцы собрали первый компьютер и придумали баги Первый квантовый компьютер Путь к созданию первой в мире квантовой машины был долгим. Всё началось ещё в 1950-х, когда знаменитый физик Ричард Фейнман впервые предложил использовать квантовые эффекты для вычислений. Отчасти за эту работу он в 1965 году удостоился Нобелевки.
А ещё Фейнман известен цитатой о том, что по-настоящему квантовую механику не понимает никто. И здесь опять отметился Фейнман — в 1982 году он публикует знаковую статью «Физическое моделирование с помощью компьютеров», в которой, по сути, впервые описывает принципы работы квантового компьютера. Примерно в те же годы математик Юрий Манин предложил идею квантовых вычислений, а американский физик Пол Бениофф — квантово-механический вариант машины Тьюринга.
Первую рабочую модель квантового компьютера представили учёные из MIT в 1997 году. Двухкубитная система работала на принципах ядерно-магнитного резонанса того же самого, что используется в аппаратах МРТ. Модель умела решать довольно сложные задачи по алгоритму Дойча — Йожи.
Дальше свои версии ЯМР-компьютеров стали по цепочке появляться во многих мировых институтах и лабораториях — к сожалению, их фотографии отыскать в Сети довольно сложно — учёные неохотно публикуют изображения своих детищ, вероятно, из соображений секретности. Зато ими охотно делились корпорации в своих пресс-релизах. Вот, например, фото первого в мире 16-кубитного процессора от компании D-Wave, одного из ведущих вендоров в этой отрасли.
Первый 16-кубитный процессор от D-Wave Systems Фото: IXBT Конечно, такая мощность далеко не предел — например, та же D-Wave Systems в 2022 году объявила , что собирается разработать квантовый компьютер аж на 7000 кубит. Но пока это остаётся на уровне фантазий — а самый мощный на сегодняшний день квантовый компьютер работает на 1225 кубитах и принадлежит американскому стартапу Atom Computing. А что сейчас?
Квантовые компьютеры уже вышли из области теоретических моделей, построены и давно работают. На момент написания статьи такие машины есть у многих компаний и научно-исследовательских институтов. Какие задачи могут решать квантовые компьютеры Сразу скажем: квантовые компьютеры пока ещё слишком сырые, чтобы массово решать конкретные прикладные задачи.
Устроены такие компьютеры по похожему принципу: тончайший слой металла например алюминия охлаждают почти до абсолютного нуля то есть почти до -273 градусов Цельсия, холоднее не бывает , и в таких условиях его атомы приобретают сверхпроводящие свойства, то есть проводят ток безо всякого сопротивления. Потом на частицы воздействуют радиочастотными сигналами, и в итоге получают полноценные кубиты. Разработчики уверяют, что это открывает невообразимые возможности для передачи информации. И как раз цель должна быть такая, для которой это нужно. Скажем, для наших с вами повседневных нужд квантовый компьютер — это излишество: вполне достаточно обычного. Хотя в последнее время надо очень постараться, то есть раскошелиться, чтобы компьютер умещал всё, что нам нужно, заметили такую тенденцию? Так вот, такой большой целью по всему миру единогласно выбрали искусственный интеллект. Ибо, чтобы его воспитать, надо прогнать через него поистине фантастический объём всего, а значит, квантовые процессы — именно то, что нужно.
Как раз недавно этим вплотную решили заняться в России. Вышеупомянутый Российский квантовый центр и входящая в "Росатом" компания "Цифрум" объявили о запуске лаборатории по развитию квантового искусственного интеллекта. Отмечается, что этот проект — часть федеральной программы "Квантовые вычисления". Стоит сказать, ранее в Минкомсвязи предложили вдвое сократить её финансирование. В то же время, как пишет "Коммерсант", программа по развитию искусственного интеллекта предусматривает выделение почти 90 миллиардов рублей в течение ближайших четырёх лет. Только в этом году на закупку оборудования для квантового компьютера планируют потратить без малого пять миллиардов. Именно эти суммы и являются истинной целью затеянных квантовых вычислений, уверен футуролог Алексей Турчин. Это полная профанация.
Всё, что у нас сейчас в России делается под лозунгом квантовой коммуникации, это освоение бюджета Алексей Турчин Член Российского трансгуманистического движения, член Ассоциации футурологов За рубежом аналогичная лаборатория работает уже довольно давно — с 2013 года — Quantum Artificial Intelligence Lab. Кстати, D-Wave — их творение. Впрочем, по мнению эксперта, даже самые продвинутые квантовые компьютеры — пока что "детский лепет".
Эксперт объяснил, что уже настают времена, когда производительность важнее количества кубитов. Во всем мире вырабатываются различные подходы к оценке эффективности квантовых машин.
Так, американская компания IBM уже предложила квантовый объем — «некую совокупность количества и качества кубитов». И хотя не все согласны с такой метрикой, в России начинают пользоваться ею. Юнусов также рассказал о планах «Росатома» разработать до конца 2024 года 50-кубитный квантовый компьютер, а может быть даже и больше получится. В дальнейшем же корпорация хочет создать и 100-квантовый. Кроме того, Юнусову задали вопрос про то, зачем нужна такая машина.