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

Как похудеть, не считая калорий: 5 способов контролировать питание Как похудеть, не считая калорий: 5 способов контролировать питание

Важно следить за тем, сколько вы съели. А вы знаете, много вы едите или мало?

Популярная механика
Центральный защитник Центральный защитник

Им­му­ни­тет ко­жи — вот что сто­ит под­ла­тать к се­зо­ну до­ждей

Glamour
«Осторожно, затягивает»: как ледоколы ломают лед (на самом деле) «Осторожно, затягивает»: как ледоколы ломают лед (на самом деле)

Может ли мощное судно проиграть битву со льдом?

ТехИнсайдер

Как девушка живет с чертами лица другого человека

Esquire
Ежи от болезней и средневековый фастфуд: странные пищевые привычки времен Средневековья Ежи от болезней и средневековый фастфуд: странные пищевые привычки времен Средневековья

Страдающие ежи и Средневековье: что ели люди в эпоху рыцарей?

ТехИнсайдер
9 полезных гаджетов для твоей тачки — от подушки для шеи до датчика сна 9 полезных гаджетов для твоей тачки — от подушки для шеи до датчика сна

Удобные гаджеты, которые сделают твою поездку более комфортной

Playboy
Работа мечты: как правильно откликаться на вакансию Работа мечты: как правильно откликаться на вакансию

Иногда вакансия настолько интересна, что человек начинает немного сходить с ума

Forbes
7 занимательных подробностей о фильме «Побег из Шоушенка» 7 занимательных подробностей о фильме «Побег из Шоушенка»

Поначалу «Побег из Шоушенка» почти не заметили...

Maxim
Дина Рубина: «Человеческие драмы нельзя подгонять под термины» Дина Рубина: «Человеческие драмы нельзя подгонять под термины»

Искренний разговор с писательницей Диной Рубиной

Psychologies
Второй триместр беременности: рекомендации и советы Второй триместр беременности: рекомендации и советы

Второй триместр беременности является спокойным временем для беременной женщины

9 месяцев
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
Защита от солнца Защита от солнца

Будущей маме важно не переусердствовать с солнечными ваннами

9 месяцев
Золотые руки Золотые руки

Мы спросили у ювелиров про любимые инструменты, вид из окна мастерской и мечты

Seasons of life
Обидно, досадно… да ладно! Обидно, досадно… да ладно!

Лучше простить обидчика, чем копить негатив и портить свое здоровье

Лиза
Как Вирджил Абло стал главным человеком в современной моде Как Вирджил Абло стал главным человеком в современной моде

О настоящем и будущем индустрии Вирджил Абло поговорил с Vogue

Vogue
«Когда ты уже нас познакомишь?»: 4 главных правила, как представить девушку друзьям «Когда ты уже нас познакомишь?»: 4 главных правила, как представить девушку друзьям

Как представить девушку друзьям и не облажаться

Playboy
«Йеллоустоун»: ковбои против индейцев 150 лет спустя «Йеллоустоун»: ковбои против индейцев 150 лет спустя

Кевин Костнер в самом диком вестерне последних лет

Esquire
Земля попала в метеорный поток Персеиды Земля попала в метеорный поток Персеиды

В первой половине августа в небе хорошо виден метеорный поток Персеиды

Популярная механика
Штурмовые отряды кайзера: штурмгруппы на Первой мировой Штурмовые отряды кайзера: штурмгруппы на Первой мировой

Фронты Первой мировой представляли собой огромную взаимную осаду

Популярная механика
Как восхождение на Эверест изменило мою жизнь Как восхождение на Эверест изменило мою жизнь

Юрист Анжела Ю рассказывает, как покорение вершины изменило ее мировоззрение

Psychologies
Острая «штучка» Эми Адамс: хрестоматия женственного образа Острая «штучка» Эми Адамс: хрестоматия женственного образа

Стиль одной из самых популярных актрис Голливуда

Cosmopolitan
Хватит этим заниматься! Что такое прокрастинация и как ее победить (8 правил) Хватит этим заниматься! Что такое прокрастинация и как ее победить (8 правил)

Что такое прокрастинация и как ее победить (8 правил)

Playboy
Как решиться на перемены в жизни? 4 шага Как решиться на перемены в жизни? 4 шага

Как отважиться на перемены в жизни с наименьшими потерями

Psychologies
Перейти Рубикон: как компании готовятся к закату нефтяной эры Перейти Рубикон: как компании готовятся к закату нефтяной эры

Сектор ископаемого топлива играет важную роль в экономике многих стран

Forbes
Исчерпывающий гид по борьбе с жарой Исчерпывающий гид по борьбе с жарой

Ты сможешь с комфортом пережить глобальное потепление благодаря этим советам

Maxim
Как найти партнера в зрелом возрасте? Как найти партнера в зрелом возрасте?

Как с годами меняются правила романтических отношений

Psychologies
Агент влияния Агент влияния

Как работает главный современный кинокритик России Евгений «BadComedian» Баженов

РБК
Облеченные властью. Губернаторы в списке влиятельных россиян Облеченные властью. Губернаторы в списке влиятельных россиян

Кто из губернаторов вошел в число самых влиятельных соотечественников?

Forbes
Рукава на зависть: 20 идей образов с пышными рукавами из Instagram Рукава на зависть: 20 идей образов с пышными рукавами из Instagram

Комбинируем драпировки в дворцовом стиле с узкими солнечными очками

Cosmopolitan
10 моментов из сериала 10 моментов из сериала

Самые знаковые моменты сериала "Теория большого взрыва"

Esquire
Открыть в приложении