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

Что делать, если у кошки или собаки блохи: вот как от них избавиться Что делать, если у кошки или собаки блохи: вот как от них избавиться

Как заметить блох на питомце и что с ними делать?

Популярная механика
Одинокая девушка-браузер: после этого ты точно откроешь Internet Explorer Одинокая девушка-браузер: после этого ты точно откроешь Internet Explorer

Комиксы про девушку в образе Internet Explorer

Playboy
Зачем закрывать приложения на смартфоне: борьба с цифровыми вампирами Зачем закрывать приложения на смартфоне: борьба с цифровыми вампирами

Вы когда-нибудь замечали, что ваш смартфон внезапно начинает нагреваться?

ТехИнсайдер
7 мистических звуков и сигналов, природу которых никто не раскрыл 7 мистических звуков и сигналов, природу которых никто не раскрыл

Если ты не из слабонервных, хватай наушники и слушай

Cosmopolitan
Найден способ омолодить стареющие клетки мозга Найден способ омолодить стареющие клетки мозга

Обратить старость вспять реально, причем на это понадобится всего один день

ТехИнсайдер
ПТС стал цифровым ПТС стал цифровым

В России запущена система выдачи электронных паспортов транспортных средств

АвтоМир
Жизнь по наклонной: когда рубль перестанет слабеть Жизнь по наклонной: когда рубль перестанет слабеть

Впереди нас ждут новые взрывные подвижки в курсе российской валюты?

Forbes
Я люблю себя до слез Я люблю себя до слез

Наш бьюти-директор прожила неделю как образцовая героиня «Татлера»

Tatler
Любовь близко: как найти своего «единственного» онлайн Любовь близко: как найти своего «единственного» онлайн

Интервью с директором сервиса знакомств «Мамба» Ярославом Сергеевым

Cosmopolitan
Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд

Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд

Cosmopolitan
Еда, которую ты всегда считал полезной, и очень напрасно Еда, которую ты всегда считал полезной, и очень напрасно

Еда, которую ты всегда считал полезной, и напрасно

Playboy
11 советов, как провести лето с пользой для малыша 11 советов, как провести лето с пользой для малыша

Все ли летние блага будут полезны малышу

9 месяцев
Истории игрушек Истории игрушек

О каких игрушках звезды мечтали в детстве

OK!
Смартфоны опасны, или как гаджеты разрушают социальные связи Смартфоны опасны, или как гаджеты разрушают социальные связи

Говорят, что увлечение мобильными устройствами закончится зависимостью

Популярная механика
Воздушно-капельным путем Воздушно-капельным путем

Эффективна ли гомеопатия и натуропатия?

Добрые советы
Душ вдвоем? О, да! 11 секретов, которые женщины хотят, чтобы ты знал Душ вдвоем? О, да! 11 секретов, которые женщины хотят, чтобы ты знал

Плотские утехи некоторые называют весьма «грязным» делом

Playboy
Покоряются моря Покоряются моря

Телеведущий Иван Чуйков решил показать весь мир своей маме!

OK!
Нечеловеческая сила Нечеловеческая сила

Восемь суперспособностей, которые люди могут позаимствовать у животных

Русский репортер
Памятка Аполлона: 9 научных фактов, как стать привлекательным для женщины Памятка Аполлона: 9 научных фактов, как стать привлекательным для женщины

Мы вам покажем, как вызвать у женщины восторг, опираясь на научные факты

Playboy
Информационный шум. Почему WhatsApp, Telegram и Viber не годятся для работы Информационный шум. Почему WhatsApp, Telegram и Viber не годятся для работы

Где и как эффективно строить рабочую коммуникацию

Forbes
Вкусный Петербург: летний сезон в «Кококо» Вкусный Петербург: летний сезон в «Кококо»

В ресторане «Кококо» продолжается горячий летний сезон

Cosmopolitan
Самый большой десантный корабль на воздушной подушке Самый большой десантный корабль на воздушной подушке

«Зубр» является самым большим в мире десантным кораблем на воздушной подушке

Популярная механика
10 вещей о Рике де ла Круа 10 вещей о Рике де ла Круа

10 вещей об основателе часового бренда Bomberg Рике де ла Круа

Esquire
Валентина Рубцова: «Не смогу бегать голышом в кадре» Валентина Рубцова: «Не смогу бегать голышом в кадре»

Блиц-опрос со звездой сериала «СашаТаня»

StarHit
Что естественно – то и безобразно: почему женская физиология – табу Что естественно – то и безобразно: почему женская физиология – табу

Почему нам приходится скрывать от мужчин естественные физиологические моменты

Cosmopolitan
Мясные блюда: сколько, какие и как часто? Мясные блюда: сколько, какие и как часто?

В чем польза мясных блюд, как часто и в каком количестве нужно их есть

9 месяцев
Лучшие шутки дня и Бэтмен против Супермена! Лучшие шутки дня и Бэтмен против Супермена!

Первичный дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
Специалист со сроком годности. Негативные последствия пенсионной реформы для рынка труда Специалист со сроком годности. Негативные последствия пенсионной реформы для рынка труда

К чему ведет уголовная ответственность за увольнение в предпенсионном возрасте

СНОБ
Вне моды: почему не стыдно быть наемным менеджером Вне моды: почему не стыдно быть наемным менеджером

Герой нашего времени — основатель стартапа, за два-три года ставший богатым

Forbes
Привет, сентябрь! Привет, сентябрь!

Осень – не только школьные заботы и сплошные обязанности

Домашний Очаг
Открыть в приложении