«Квантовый компьютер – атомная бомба XX века»

ТехИнсайдерHi-Tech

Квантовое превосходство

Сегодня проект отечественного квантового компьютера можно сравнить с атомным проектом СССР середины прошлого века.

Текст: Александр Грек

На мониторе работа квантового компьютера на ионах выглядит как цепочка из 10 висящих в вакууме светящихся точек. Но за этими точками стоят невероятно сложные технологии.

«Квантовый компьютер – атомная бомба XXI века», – уверен руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра Алексей Федоров. Такая машина идеальна для решения криптографических задач, она способна достаточно быстро взламывать военные серверы и компьютерные сети, вскрывать защищенные каналы связи, лишая армию управления, – не говоря уже о проникновении в банковские сети и прочие гражданские компьютерные системы. Обладание соответствующими технологиями – вопрос выживания государства.

Но квантовые компьютеры нужны не только для военных целей – они необходимы для решения задач в области квантовой химии, оптимизации финансового моделирования, обучения искусственного интеллекта. С помощью квантовых алгоритмов можно рассчитывать параметры сложных молекул, лекарств, новейших материалов – например, для авиастроения.

Оптический стол – главный рабочий инструмент квантовых оптиков. Вот сейчас вы видите небольшую часть лазерной системы, которая охлаждает ионы до самых низких во всей Вселенной температур.

Если продолжить сравнение квантовой машины с атомной бомбой, то следует вспомнить, что при общем названии вариантов таких бомб было множество и они сильно различались между собой. Например, бомба, сброшенная на Хиросиму, была сделана по пушечной схеме из высокообогащенного урана, а сброшенная на Нагасаки – по имплозивной схеме с обжатием плутония сферической сходящейся ударной волной. Точно так же сейчас – при едином принципе работы – существует несколько концепций построения квантового компьютера. Главные технологии, на которых сосредоточены все усилия, – это ионные ловушки, нейтральные атомы, фотоны и сверхпроводящие кубиты. Никто точно не знает, какая из технологий в итоге «выстрелит», поэтому развивать приходится все. Пока мы, как и с отечественным атомным проектом, по некоторым направлениям отстаем от стран – лидеров квантовой гонки на три-пять лет, но уже постепенно нагоняем конкурентов.

Ближе всех к цели подошла группа Николая Колачевского из совместной лаборатории Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) и Российского квантового центра (РКЦ), занимающаяся квантовыми компьютерами на ионах. Мы поговорили о работе над этим проектом с  заместителем руководителя научной группы Ильей Семериковым.

Пара носков

В традиционных компьютерах единицей информации является бит, а в квантовых – кубит. В отличие от традиционного бита кубит в квантовом мире не обязан быть в одном состоянии: он может быть в любой комбинации из них – в квантовой механике это называется суперпозицией. Четыре классических бинарных бита имеют 24 конфигураций в одном из 16 состояний. А четыре кубита могут быть одновременно во всех 16 состояниях. Чтобы описать состояние системы из четырех кубит, нужно 16 чисел. И это количество возрастает экспоненциально с  каждым новым кубитом. Так, для описания 20 кубитов уже понадобится хранить около миллиона значений одновременно, а для 300 потребуется больше чисел, чем атомов во Вселенной.

Еще одно странное свойство кубитов – запутанность: каждый запутанный кубит мгновенно реагирует на изменение состояния другого кубита, как бы далеко друг от друга они ни находились. Измерив один запутанный кубит, мы можем узнать состояние другого, связанного с ним. Чтобы объяснить это явление людям, незнакомым с квантовой физикой, обычно используют сравнение с носками. Представьте, что у вас есть пара квантово связанных носков, разнесенная по разным континентам. Тогда если на одном континенте кто-то наденет носок на правую ногу, то на другом континенте второй носок мгновенно окажется на левой.

Выпускнику МФТИ Илье Семерикову всего 31 год, но он возглавляет одно из важнейших направлений квантовой физики и входит в первую десятку ученых, которые двигали отечественную науку в этом году.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Дочь Ра Дочь Ра

Клеопатре суждено было стать последней царицей относительно независимого Египта

Дилетант
Рецепт донны Тани Рецепт донны Тани

Майя Кучерская о бразильской балерине Татьяне Лесковой

Seasons of life
Билет в один конец Билет в один конец

Илон Маск мечтает умереть на Марсе, и он по-своему прав

Популярная механика
Все на подъеме Все на подъеме

Самые выгодные инвестиции 2023 года

Деньги
Мы из будущего Мы из будущего

Кто же такие эти промт-дизайнеры или AI-тренеры?

ТехИнсайдер
Чужд нам берег заморский Чужд нам берег заморский

В этом году россияне остались без иностранных ценных бумаг

Деньги
Моделист-конструктор Моделист-конструктор

Как в России создали лучшие в мире вездеходы

ТехИнсайдер
Оперативная память. День Победы и его цифровые образы Оперативная память. День Победы и его цифровые образы

Какие образы войны предлагают паблики и форумы о Великой Отечественной войне?

Знание – сила
Эволюция экскаваторов Эволюция экскаваторов

Строитель будущего будет управлять экскаватором не выходя из дома

Популярная механика
Пореволюционная судьба чеховских типажей в повести «Степь» Пореволюционная судьба чеховских типажей в повести «Степь»

Срез русской жизни и движение судеб в повести-путешествии «Степь» А. П. Чехова

Знание – сила
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
«Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность» «Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность»

Головастики лягушек спасаются из икринок, улавливая присутствие хищника

N+1
«Сфера» развлечений «Сфера» развлечений

Летом 2023 года над Лас-Вегасом засветилась Луна и превратилась в огромный глаз

ТехИнсайдер
А вы испытывали осознанные сны? В будущем маска для сна позволит контролировать сновидения! А вы испытывали осознанные сны? В будущем маска для сна позволит контролировать сновидения!

Головной убор «Halo» сможет вызывать состояние осознанного сна

ТехИнсайдер
Пятнадцать лет на одно зернышко Пятнадцать лет на одно зернышко

Элитный картофель, конкурентоспособная свекла и зимостойкая пшеница

Наука
«Берлога» для геолога «Берлога» для геолога

Колоритное пространство для увлечённого и компанейского парня

Идеи Вашего Дома
Мы — дети голубой галактики Мы — дети голубой галактики

Ольга Сильченко: галактиками я занимаюсь всю жизнь, начиная с третьего курса

Наука и жизнь
Синдром именинника: почему перед днем рождения нам бывает грустно Синдром именинника: почему перед днем рождения нам бывает грустно

Почему перед днем рождения хочется ото всех закрыться в комнате

ТехИнсайдер
Генералы песчаных карьеров Генералы песчаных карьеров

Шагающие экскаваторы, или драглайны, – самые большие мобильные наземные машины

ТехИнсайдер
Орнитология от Гримнира до Талеба Орнитология от Гримнира до Талеба

Мировая экономика — невероятно сложная и комплексная система

Деньги
Суперъяхта для ученых Суперъяхта для ученых

Суперъяхты – не только финансовые вершины, но и бессмысленная трата ресурсов

ТехИнсайдер
Не такой уж малый Не такой уж малый

Меры поддержки кредитования МСП все еще охватывают ничтожную его часть

Монокль
«Искусственный интеллект задает основнои вектор нашеи стратегии» «Искусственный интеллект задает основнои вектор нашеи стратегии»

Андрей Белевцев о том, каким он видит будущее AI и о нейроинтерфейсах

Деньги
Агенты Дмитрия Самозванца убивают сына Бориса Годунова Агенты Дмитрия Самозванца убивают сына Бориса Годунова

Момент, когда низвергнутый царь, сумевший дать отпор убийцам, лишается сил

Дилетант
Хибины. Таинственное чудо Севера Хибины. Таинственное чудо Севера

Красоты и тайны Хибин, расположенных на Кольском полуострове

Зеркало Мира
Творец Творец

«Копия». Серия рассказов Саши Николаенко

Grazia
«Немой учитель» «Немой учитель»

Тысячелетняя история книги: от глиняных табличек до электронных ридеров

Зеркало Мира
Как уменьшить нагрузку на глаза при работе на компьютере: 7 важных правил Как уменьшить нагрузку на глаза при работе на компьютере: 7 важных правил

Несколько правил, чтобы больше не сталкиваться с компьютерным синдромом

ТехИнсайдер
Все только по делу Все только по делу

Какой Chery выбрать для бизнеса

Автопилот
Правую или заднюю? Какую лапу сосет медведь в своей берлоге? Спойлер: никакую! Да и берлоги у него нет Правую или заднюю? Какую лапу сосет медведь в своей берлоге? Спойлер: никакую! Да и берлоги у него нет

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему медведь сосет лапу?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении