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

Физики напечатали порцию Физики напечатали порцию

Ученые разработали идеальную по вкусу кусочек шоколада

Популярная механика
Все, что вам нужно знать о брюках карго Все, что вам нужно знать о брюках карго

В истории карго были моменты, когда они считались военной экипировкой

GQ
Ученые превратили тараканов в киборгов, наделив их способностями для спасательных операций Ученые превратили тараканов в киборгов, наделив их способностями для спасательных операций

Тараканы-киборги — идеальные помощники для спасательных операций

Inc.
Дивидендный сезон: что ждет рубль после выплат акционерам Дивидендный сезон: что ждет рубль после выплат акционерам

В августе курс рубля к доллару окажется под давлением

Forbes
Исследование выявило один фактор, по которому можно понять, что вы находитесь в здоровых отношениях Исследование выявило один фактор, по которому можно понять, что вы находитесь в здоровых отношениях

Как узнать, что ваши отношения здоровые? Поможет поступок, выявленный учеными

ТехИнсайдер
Дивный новый мир. Зачем нужны большие данные о здоровье пациентов Дивный новый мир. Зачем нужны большие данные о здоровье пациентов

Возможности применения больших данных в здравоохранении огромны

Forbes
Wow-эффект Wow-эффект

Куда отправиться за классным снимком

Cosmopolitan
Forbes составил рейтинг банков и управляющих компаний для миллионеров Forbes составил рейтинг банков и управляющих компаний для миллионеров

Forbes представляет ежегодный рейтинг российских и иностранных банков

Forbes
Письмо главного редактора: «Американские боги» Письмо главного редактора: «Американские боги»

Письмо главного редактора: «Американские боги»

Maxim
Если роды начались раньше времени… Если роды начались раньше времени…

По данным медицинской статистики, преждевременные роды возникают довольно часто

9 месяцев
7 лучших фильмов с Эдвардом Нортоном 7 лучших фильмов с Эдвардом Нортоном

Эдвард Нортон появился на свет 18 августа 1969 года

Maxim
Здравствуй, брошенное поколение! Здравствуй, брошенное поколение!

Писатель Виктор Ерофеев о «детях путча»

Огонёк
Моя любовь Моя любовь

Певица Алсу о раннем старте, популярности в школе, детях, муже и любви

Домашний Очаг
Бали Барре — ангел-хранитель традиций Hermès Бали Барре — ангел-хранитель традиций Hermès

Бали Барре — о том, как примирить традиции с инновациями в Hermès

Vogue
Голливуд на Волге Голливуд на Волге

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

OK!
«Другой у меня нет»: Дмитрий Быков о родине и любви «Другой у меня нет»: Дмитрий Быков о родине и любви

Как правильно говорить с детьми о патриотизме – и надо ли вообще

Домашний Очаг
Течет река Волга Течет река Волга

Едем из Москвы через «Золотое кольцо» с посещением Кинешмы

АвтоМир
Люди — огонь! Люди — огонь!

Литейная мастерская — место для неподготовленного человека сложное

Seasons of life
Как правильно ухаживать за замшевой обувью Как правильно ухаживать за замшевой обувью

Мастер-класс по уходу за обувью

Vogue
Виновата ли я?.. Виновата ли я?..

Как перестать нервничать из-за того, что думают о вас посторонние

StarHit
Обувь плюс носки: как делать можно и как нельзя Обувь плюс носки: как делать можно и как нельзя

Как сочетать носки с обувью

Cosmopolitan
Конец истории: неизвестные факты о «Теории большого взрыва» и чему нас научили герои Конец истории: неизвестные факты о «Теории большого взрыва» и чему нас научили герои

CBS объявил, что 12 сезон «Теории большого взрыва» станет последним

Playboy
Шостакович на пожаре и еще 4 ретрофотографии, на которых происходит что-то неожиданное Шостакович на пожаре и еще 4 ретрофотографии, на которых происходит что-то неожиданное

Посмотрим, догадаешься ли ты, что именно происходит на этих фотографиях

Maxim
Камушки с фантазией Камушки с фантазией

Используй природный камень для стильного оформления дачного участка

Лиза
Так по-английски Так по-английски

О саде, находящемся по другую сторону Ла-Манша, на севере Германии

SALON-Interior
Лучшие тартары на Moscow Restaurant Week: выбор шеф-поваров Лучшие тартары на Moscow Restaurant Week: выбор шеф-поваров

Столичные шефы рассказывают, куда идти и что пробовать на Moscow Restaurant Week

Esquire
Смена приоритетов: как санкции влияют на бизнес «Газпрома» Смена приоритетов: как санкции влияют на бизнес «Газпрома»

В ближайшие годы компания будет вынуждена переориентироваться

Forbes
Просто добавь воды: 5 лучших напитков на основе чая за 5 минут Просто добавь воды: 5 лучших напитков на основе чая за 5 минут

То, что спасает летом от жажды, невероятно пахнет и никак не вредит

Playboy
Шлифовщик хрусталя и другие необычные профессии на фронтах Второй мировой Шлифовщик хрусталя и другие необычные профессии на фронтах Второй мировой

Шлифовщик хрусталя и другие необычные профессии на фронтах Второй мировой

Maxim
Колыбель гениев Колыбель гениев

Отправление во Флоренцию по следам гениев прошлого и в поисках гениев настоящего

Вокруг света
Открыть в приложении