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

Сексуальные привычки животных: 5 самых необычных способов оплодотворения в дикой природе Сексуальные привычки животных: 5 самых необычных способов оплодотворения в дикой природе

Самые странные способы оплодотворить свою вторую половинку в животном мире

Популярная механика
«Развожусь и увольняюсь»: не спешите все рушить «Развожусь и увольняюсь»: не спешите все рушить

Что стоит сделать до того, как вы решитесь на кардинальные перемены

Psychologies
Как ИИ помогает диагностировать смертельные болезни, и чего он пока не умеет Как ИИ помогает диагностировать смертельные болезни, и чего он пока не умеет

Как нейросети могут помочь врачам в их работе?

Inc.
Психолог для будущей мамы Психолог для будущей мамы

В каких случаях будущей маме стоит обращаться к психологу

9 месяцев
Психология стресса Психология стресса

Нашумевшее руководство по борьбе со стрессом и связанными с ним болезнями

kiozk originals
Удовольствие есть Удовольствие есть

Как питаться осознанно — и зачем это делать

Yoga Journal
Другая девушка Другая девушка

Внучка народного артиста и дочь московской красавицы Лиза Янковская

Tatler
Скрытая угроза Скрытая угроза

О том, как перестать беспокоиться и начать жить

Добрые советы
Дом вверх дном Дом вверх дном

Дом на западе Москвы с использованием самых сумасшедших идей

AD
Компания-владелец «ВКонтакте» и «ОК» попросила Госдуму амнистировать осужденных за лайки и репосты Компания-владелец «ВКонтакте» и «ОК» попросила Госдуму амнистировать осужденных за лайки и репосты

Mail.ru Group воззвала к Верховному суду, Минюсту и Татьяне Москальковой

Maxim
Наступило время сильных женщин Наступило время сильных женщин

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

Добрые советы
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
Крым наш: где остановиться в Ялте, чтобы влюбиться в этот город Крым наш: где остановиться в Ялте, чтобы влюбиться в этот город

Где остановиться в Ялте, чтобы влюбиться в этот город

Cosmopolitan
1980: Скоро кончится лето 1980: Скоро кончится лето

Восьмидесятые начались с зажжения олимпийского огня на стадионе «Лужники»

Esquire
Физика искусства: кинетические инсталляции Коити Окамото Физика искусства: кинетические инсталляции Коити Окамото

Инсталляции студии Kyouei Design и ее главного идеолога Коити Окамото

Популярная механика
Черная полоса: как ее преодолеть? Черная полоса: как ее преодолеть?

Как пережить черную полосу неприятностей и не потерять надежду на лучшее

9 месяцев
Неравный брак Неравный брак

История Матильды Бонапарт

Караван историй
Лучшие друзья девушек: как появились первые вибраторы Лучшие друзья девушек: как появились первые вибраторы

Полтора века назад вибратор использовался исключительно в медицинских целях

Cosmopolitan
Защита от солнца Защита от солнца

Будущей маме важно не переусердствовать с солнечными ваннами

9 месяцев
Рассказываем, как повторить все прически Дэвида Бекхэма Рассказываем, как повторить все прически Дэвида Бекхэма

Выбор огромен – чего только не было на голове у бывшего футболиста

GQ
Моя любовь Моя любовь

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

Домашний Очаг
Готовимся к осени: 6 главных обувных трендов будущего сезона Готовимся к осени: 6 главных обувных трендов будущего сезона

Самое время приступить к обновлению осеннего гардероба

Cosmopolitan
Сочная разгрузка Сочная разгрузка

Мякоть арбузов и дынь насытит витаминами и минералами, и поможет похудеть

Лиза
«Я живу одна»: какие плюсы в отсутствии соседей по квартире? «Я живу одна»: какие плюсы в отсутствии соседей по квартире?

Каково это — жить одной в квартире?

Psychologies
Жасмин с новой песней  «Похожи» покорила  iTunes Жасмин с новой песней  «Похожи» покорила  iTunes

Певица Жасмин порадовала своих поклонников свежим релизом

Cosmopolitan
Как заработать на отдыхе Как заработать на отдыхе

Проведение летних месяцев в душном офисе противоречит природе человека

Maxim
Как организовать идеальный  пикник Как организовать идеальный  пикник

Еще можно успеть выйти из дома и добежать до ближайшей поляны

Maxim
Зависит ли счастье от наличия партнера? Зависит ли счастье от наличия партнера?

Нам навязывают убеждение о том, что наличие отношений — залог счастливой жизни

Psychologies
Названы российские регионы с самым доступным (и недоступным) бензином Названы российские регионы с самым доступным (и недоступным) бензином

Сколько литров Аи-92 можно купить на среднюю зарплату в 85 российских субъектах

Maxim
Правила жизни Эдуарда Успенского Правила жизни Эдуарда Успенского

Мнения и высказывания писателя Эдуарда Успенского

Esquire
Открыть в приложении