«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

Употреблять разогретым Употреблять разогретым

Как сделать российский асфальт долговечным

ТехИнсайдер
Краснодар: станица-мегаполис Краснодар: станица-мегаполис

Население Краснодара растет, и это резко усиливает дефицит инфраструктуры

Монокль
Расчеты на будущее Расчеты на будущее

Какие новые технологии вычислений придут на смену классическим компьютерам

РБК
Дельфины чувствуют электрические поля Дельфины чувствуют электрические поля

Дельфины используют «электрочувство» при охоте и навигации

ТехИнсайдер
Слон арктической породы Слон арктической породы

Уже через несколько лет биологи обещают показать первого живого мамонтенка

ТехИнсайдер
Как праздновали Новый год в царской России и в Советском Союзе? Как праздновали Новый год в царской России и в Советском Союзе?

История праздника, который мы любим больше всего

Караван историй
Водочный король: история Петра Арсеньевича Смирнова Водочный король: история Петра Арсеньевича Смирнова

Как крепостной крестьянин стал одним из самых богатых людей Российской империи

Maxim
10 великих фильмов, которые освистали в Каннах 10 великих фильмов, которые освистали в Каннах

Критики холодно приняли работы Дэвида Линча, Квентина Тарантино, Софии Копполы

Правила жизни
Строить, не ломать Строить, не ломать

Очень надеемся, что облик XXI века определят не конфликты, а проекты городов

Robb Report
Чай, сжигающий жир на животе: какой напиток выбрать и как его правильно пить Чай, сжигающий жир на животе: какой напиток выбрать и как его правильно пить

Есть продукты, ускоряющие избавление от висцерального жира

VOICE
Добродетельные матроны Добродетельные матроны

У Цезаря и Антония было немало женщин помимо Клеопатры

Дилетант
Новые штаммы ускорят экономику Новые штаммы ускорят экономику

Как генно-модифицированные микроорганизмы повысят эффективность производств

Монокль
Выйти из «зловещей долины» Выйти из «зловещей долины»

Что такое ИИ-тревожность и как с ней справляться

РБК
Предприниматели среди нас Предприниматели среди нас

Кто каждый день делает нашу жизнь ярче и проще? И как им это удается?

Men Today
Елена Морозова: «Тогда Паша Каплевич сказал Виктюку: «Бери, она точно твоя» Елена Морозова: «Тогда Паша Каплевич сказал Виктюку: «Бери, она точно твоя»

Ведь, задабривая меня, папа объяснял: искусство не терпит фальши

Коллекция. Караван историй
В природе вещей В природе вещей

Спокойный стиль, природные оттенки и люксовая мебель в интерьере виллы

SALON-Interior
Это что такое? Это что такое?

5 причин, почему мужчины дарят не те подарки

Лиза
Юрий Темирканов (10.12.1938 - 2.11.2023) Юрий Темирканов (10.12.1938 - 2.11.2023)

Телеведущая Ника Стрижак вспоминает дирижера Юрия Темирканова

Собака.ru
Сергей Шумский: «У роботов не будет инстинкта власти, как у человека» Сергей Шумский: «У роботов не будет инстинкта власти, как у человека»

Минувший год имеет шансы войти в историю как время взрывного роста нейросетей

РБК
От жертвоприношений до подарков: как появились традиции празднования Нового года От жертвоприношений до подарков: как появились традиции празднования Нового года

Как складывались праздничные традиции и почему Новый год такой популярный

Forbes
Кино Кино

Маршал советской комедии: путь Леонида Гайдая к эталону юмористического фильма

Правила жизни
Пятиконечно все сбудется! Пятиконечно все сбудется!

Пять героических явлений, процессов и слов 2023 года

Деньги
Геннадий Хазанов: «Ничто так не разъединяет людей, как юмор» Геннадий Хазанов: «Ничто так не разъединяет людей, как юмор»

Геннадий Хазанов — о юмористических жанрах в советский период и сейчас

Монокль
«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
Milana Star: «Мой кумир — Майкл Джексон» Milana Star: «Мой кумир — Майкл Джексон»

Милане Star всего тринадцать лет, однако она может дать фору многим артистам

ЖАРА Magazine
Переживая Фассбиндера Переживая Фассбиндера

Как Ханна Шигулла победила прошлое, не прощаясь с ним

Weekend
7 опасных привычек водителя, от которых надо избавляться, пока не поздно 7 опасных привычек водителя, от которых надо избавляться, пока не поздно

Перечисляем неочевидные моменты, которых стоит категорически избегать за рулем

Maxim
В море из садка: зачем производитель черной икры отпускает осетров на волю В море из садка: зачем производитель черной икры отпускает осетров на волю

Почему BelugaFarm считает себя должником Каспия

Forbes
Офлайн — новый черный: почему брендам сегодня нужно общаться с клиентами вживую Офлайн — новый черный: почему брендам сегодня нужно общаться с клиентами вживую

Как и зачем компании развивают направление офлайн-активностей

Inc.
Доходность не ржавеет Доходность не ржавеет

Как правильно инвестировать в коллекционные монеты

Деньги
Открыть в приложении