В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механикаHi-Tech

Квантовое превосходство: всё о квантовых компьютерах

Александр Ершов

В IT сложилась предреволюционная ситуация, хотя в курсе происходящего остаются лишь немногие интересующиеся и еще более узкий круг специалистов. А между тем уже в этом году ожидается событие исторического масштаба: квантовые компьютеры, разработка которых продолжается уже более трех десятилетий, впервые смогут проводить вычисления, недоступные для самых мощных суперкомпьютеров традиционной кремниевой архитектуры. Если ожидания оправдаются, скоро мы вступим в эру «квантового превосходства». Но хотя название для этой эпохи давно придумано, что нас в ней ждет, не знает пока никто.

Стенд компании Intel на прошедшей в начале года конференции потребительской электроники CES в Лас-Вегасе, как обычно, был заполнен журналистами и техноблогерами. Новинки крупнейшего производителя микрочипов всегда потенциально интересны, хотя в последние годы эти обновления – чуть больше ядер, чуть меньше энергопотребление – все реже привлекают внимание публики. Однако на этот раз технологическому гиганту действительно было чем похвастаться: посетителям показали квантовый процессор Tangle Lake, способный – пусть теоретически и лишь в некоторых задачах – делать то, что пока было по силам лишь лучшим суперкомпьютерам.

Tangle Lake ни размерами, ни формой не слишком выделяется на фоне обычной продукции Intel. Но принципы, на которых он работает, далеки от тех, на которых построена традиционная электроника. Вместо миллиардов транзисторов на новой микросхеме имеется всего 49 элементов. И это не полупроводниковые переключатели тока, а кубиты («квантовые биты»), элементарные ячейки, способные работать с квантовой информацией. В данном случае они представляют собой крохотные сверхпроводящие антенны.

Это не единственный вариант получить кубиты для квантового компьютера, но в данном случае важнее их число. 49 не рекорд: еще до презентации Tangle Lake компания IBM рассказала о работе над квантовым компьютером на 50 кубит, а группа под руководством гарвардского физика Михаила Лукина сделала экспериментальный 51-кубитный вычислитель. Легко заметить, что все эти проекты построены вокруг цифры в полсотни кубит: именно на ней обычно устанавливают планку, после которой стоит ожидать наступления «квантового превосходства».

Преимущество неопределенности

Использовать для расчетов поведения квантовых систем не обычные компьютеры, а другие квантовые системы, которые могли бы играть роль упрощенной модели, предложил еще Ричард Фейнман в 1981 году. Справедливости ради стоит добавить, что идея, видимо, витала в воздухе: почти за год до того ее высказывал советский математик Юрий Манин. В самом деле, трудность, с которой сталкиваются обычные компьютеры при моделировании таких систем, заключается в самой их квантовой природе, в неустранимой неопределенности параметров взаимодействующих частиц.

Три типа квантовых компьютеров. 1. Устройство для квантового отжига. Наименее универсальная форма квантового компьютера. Его легче всего построить, однако он способен выполнять лишь очень ограниченный круг задач, связанных с оптимизацией. Многие эксперты сомневаются в том, что такое устройство может иметь какие-либо преимущества перед традиционным компьютером. Применение: задачи на оптимизацию Универсальность: ограниченная. Вычислительная мощность: не превышает традиционную

Допустим, нам нужно посчитать, как поведет себя атом, если мы направим на него фотон; для этого нам требуется выяснить поляризацию фотона. Единственный способ сделать это – провести измерения, а до этого поляризация останется неопределенной: физики говорят о суперпозиции, наложении возможных значений. Для расчетов все варианты должны быть рассмотрены по отдельности, и в нашем примере это займет вдвое больше времени, чем если бы нужные параметры поляризации были известны. Более того, стоит начать добавлять в систему другие компоненты (несколько атомов, несколько фотонов), и неопределенности придется перемножать, а сложность вычислений вырастет экспоненциально.

Идея квантового компьютера заключалась в том, чтобы обратить недостаток в достоинство: использовать для вычислений саму неопределенность, которая так затрудняет обычные расчеты. Представим, что вам нужно подобрать пароль, у которого неизвестны последние два бита. Тут возможны четыре комбинации: 00, 01, 10 и 11. В классическом случае каждый из них необходимо считать отдельно: подставить его в нужное место и проверить результат. Однако если носителем информации станет квантовый объект – например, два кубита с суперпозицией поляризации, – то все четыре комбинации можно будет проверить одновременно.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Музыкальная эстетика заводов от саунд-дизайнеров: как записать чистый звук машины Музыкальная эстетика заводов от саунд-дизайнеров: как записать чистый звук машины

Кто такие саунд-дизайнеры и что такое сонорные объекты?

Популярная механика
Конфликт: почему не нужно его бояться и как получить желаемый результат? Конфликт: почему не нужно его бояться и как получить желаемый результат?

Конфликт: почему не нужно его бояться и как получить желаемый результат?

Psychologies
Безопасность использования ИИ в банках: что важно знать Безопасность использования ИИ в банках: что важно знать

Как именно работает искусственный интеллект в финансовом секторе

Inc.
“Неправильного воспитания не бывает” “Неправильного воспитания не бывает”

Семейный психолог Екатерина Мурашова о воспитании детей

Psychologies
Психология влияния Психология влияния

Как не стать жертвой мастера влияния и убеждения

kiozk originals
Как люди с высоким эмоциональным интеллектом справляются с гневом Как люди с высоким эмоциональным интеллектом справляются с гневом

Как научиться правильно выражать чувства и находить компромиссы

Psychologies
Разрешите себе себя Разрешите себе себя

Как часто мы не доверяем жизни, которая может нам предложить так много?

Psychologies
Няня — друг или враг. Как распознать опасного кандидата при найме Няня — друг или враг. Как распознать опасного кандидата при найме

Няня — друг или враг. Как распознать опасного кандидата при найме

Forbes
Малыши на миллионы Малыши на миллионы

Почти все дети знаменитых мам и пап обречены на известность

Добрые советы
Россия не нужна: что будет, когда NASA станет независимым Россия не нужна: что будет, когда NASA станет независимым

В 2019 году может закончиться монополия России на рынке запусков космонавтов

Forbes
«Последняя капля»: ссоры, ставшие причиной развода «Последняя капля»: ссоры, ставшие причиной развода

Разведенные люди рассказывают о последней ссоре

Psychologies
Пираты XXI века Пираты XXI века

Борьба с информационными атаками на автомобили продолжается

Quattroruote
Как угостить девушку выпивкой и не показаться придурком: 7 идеальных советов Как угостить девушку выпивкой и не показаться придурком: 7 идеальных советов

Не стоит забывать про знакомства оффлайн, например, с помощью коктейля в баре

Playboy
Голливуд на Волге Голливуд на Волге

В Нижнем Новгороде прошел II фестиваль нового российского кино «ГОРЬКИЙ fest»

OK!

Сейчас супруга Александра Кержакова находится на реабилитации в Таиланде

Cosmopolitan
Когда рак на горе свистнет Когда рак на горе свистнет

Медицинский скрининг — это необходимость для всех, чтобы следить за здоровьем

Cosmopolitan
Исправленному верить Исправленному верить

Квартира с ярким характером без стройки и перепланировки

AD
Жестокая правда: сколько стоит свидание и что ты можешь вместо него купить Жестокая правда: сколько стоит свидание и что ты можешь вместо него купить

Жестокая правда: сколько стоит свидание и что ты можешь вместо него купить

Playboy
Вспомнить все Вспомнить все

Как за пару недель научиться не забывать важное

StarHit
Наступило время сильных женщин Наступило время сильных женщин

Поверить, что у актрисы Екатерины Климовой четверо детей, просто невозможно

Добрые советы
«Мужчины не должны полагаться на невербальное согласие» «Мужчины не должны полагаться на невербальное согласие»

Какую злую шутку может сыграть с нами мозг

Psychologies
Стартап из Санкт-Петербурга делает из школьников «цифровых джедаев» Стартап из Санкт-Петербурга делает из школьников «цифровых джедаев»

Стартап, выпускающий оборудование для кружков робототехники

РБК
Памятка Аполлона: как надеть вещи разных брендов в спортзал и остаться красавчиком Памятка Аполлона: как надеть вещи разных брендов в спортзал и остаться красавчиком

Сочетать бренды не просто можно, а нужно

Playboy
Кассовый прорыв Кассовый прорыв

Сборы комедии «Я худею» в восемь раз превысили ее производственный бюджет

РБК
Ночь нежна Ночь нежна

Нам удалось проникнуть внутрь знаменитого лондонского клуба Annabel’s

The Rake
7 крайне неудачных проектов компании Apple 7 крайне неудачных проектов компании Apple

Сегодня Apple славится безупречным дизайном и удобством, но так было не всегда

Популярная механика
Самый SOK: миллиардер Игорь Рыбаков расширяет сеть коворкингов Самый SOK: миллиардер Игорь Рыбаков расширяет сеть коворкингов

Миллиардеры верят в будущее смарт-офисов

Forbes
Жизнь после звезды: бывшие жены и мужья российских артистов с тяжелой судьбой Жизнь после звезды: бывшие жены и мужья российских артистов с тяжелой судьбой

Трагическая гибель, нищета и алкоголизм — что стало с бывшими супругами артистов

Cosmopolitan
Пермская аномалия Пермская аномалия

Почему технологические компании с глобальными амбициями не уезжают с Урала

РБК
Непристойные картинки, туркменский эпос и другие вещи, отправленные человечеством в космос Непристойные картинки, туркменский эпос и другие вещи, отправленные человечеством в космос

Если инопланетяне существуют, им приходилось натыкаться на «приветы» с Земли

Maxim
Открыть в приложении