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

Календарь огородника: что посадить в начале лета, чтобы успеть собрать урожай осенью Календарь огородника: что посадить в начале лета, чтобы успеть собрать урожай осенью

К счастью, есть растения, которыми не поздно заниматься даже летом

Популярная механика
Лучшие фотографии птиц с конкурса Bird Photographer of the Year Лучшие фотографии птиц с конкурса Bird Photographer of the Year

Лучшие фотографии птиц с конкурса Bird Photographer of the Year

Esquire
Здоров ли сайт: как провести аудит самостоятельно и когда привлекать специалистов Здоров ли сайт: как провести аудит самостоятельно и когда привлекать специалистов

Как самостоятельно выявить слабые места сайта?

Inc.
Нужно себе позволить Нужно себе позволить

Сравнительный тест Genesis G90 и Volvo S90

АвтоМир
«Джинсовая лихорадка»: как джинсы в СССР были культом, символом и объектом желания «Джинсовая лихорадка»: как джинсы в СССР были культом, символом и объектом желания

Что положило начало так называемой джинсовой лихорадке в СССР?

Правила жизни
Ах, Одесса! Ах, Одесса!

Интервью с телеведущей Региной Тодоренко

OK!
Губная помада: зачем она современной девушке Губная помада: зачем она современной девушке

Она была и остается самым обольстительным продуктом макияжа

Psychologies
Обувь плюс носки: носить или нет? Обувь плюс носки: носить или нет?

Почему на наших просторах носки в сочетании с туфлями вызывают отторжение

Cosmopolitan
Шаг вперед, два назад. Путин смягчил пенсионную реформу Шаг вперед, два назад. Путин смягчил пенсионную реформу

Президент России высказался по поводу пенсионной реформы

Forbes
Как меняется тело человека в космосе: подробный разбор Как меняется тело человека в космосе: подробный разбор

Как меняется тело человека в космосе: подробный разбор

Популярная механика
Alfa Future People 2018: 5 лет — полет нормальный Alfa Future People 2018: 5 лет — полет нормальный

Alfa Future People 2018: 5 лет — полет нормальный

Cosmopolitan
Четыре мифа о том, как сохранить брак Четыре мифа о том, как сохранить брак

Советы относительно семейной жизни сыплются на пары со всех сторон

Psychologies
Незастывающее слово Незастывающее слово

Языку так тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
Как менялась мода в России Как менялась мода в России

Вспоминаем, как менялась мода в России и при чем тут русский Vogue

Vogue
Совсем взрослый Совсем взрослый

Компания Audi представила новый Q3

АвтоМир
Трудный выбор, или вся правда о мясе Трудный выбор, или вся правда о мясе

Сколько можно есть мяса и колбас, чтобы не навредить здоровью

Лиза
Большие мальчики Большие мальчики

Ford Explorer и Kia Sorento Prime. Сравнительный тест

АвтоМир
Беззащитны шипы Беззащитны шипы

Цветочные палатки у Киевского вокзала были школой жизни для иммигрантов

Esquire
Лучшие друзья девушек: как появились первые вибраторы Лучшие друзья девушек: как появились первые вибраторы

Полтора века назад вибратор использовался исключительно в медицинских целях

Cosmopolitan
Каннский кинофестиваль глазами Алены Пеневой Каннский кинофестиваль глазами Алены Пеневой

Ретроспектива (а также закулисье) Каннского фестиваля

Cosmopolitan
Скрытая угроза Скрытая угроза

О том, как перестать беспокоиться и начать жить

Добрые советы
Правила игры Правила игры

«Правильный» интерьер детской комнаты отражает характер и увлечения ребёнка

SALON-Interior
Последнее лето Последнее лето

Новая история виллы Камуцци

AD

Сейчас супруга Александра Кержакова находится на реабилитации в Таиланде

Cosmopolitan
Как сделать кухню модной Как сделать кухню модной

Как сделать кухню модной. Превращаем бытовую комнату в пространство для отдыха

Vogue
Опасные технологии: как распознавание лица на смартфоне может привести к глобальной катастрофе Опасные технологии: как распознавание лица на смартфоне может привести к глобальной катастрофе

Как распознавание лица на смартфоне может привести к глобальной катастрофе

Forbes
Осторожнее, британцы! Осторожнее, британцы!

У главного британского внедорожника появится преемник в 2019-м

Quattroruote
Удовольствие есть Удовольствие есть

Как питаться осознанно — и зачем это делать

Yoga Journal
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Вечно молодые Джейсон Стэйтем и Джефф Голдблюм

GQ
Чем заняться на выставке Faces&Laces Чем заняться на выставке Faces&Laces

В эти выходные, 18 и 19 августа, в Парке Горького пройдет выставка Faces&Laces

Esquire
Открыть в приложении