Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Российский квантовый центр (РКЦ) — это уникальная для России научно-технологическая организация, созданная по передовым международным моделям. На сегодняшний день в мире существуют квантовые компьютеры на ионах, вмещающие до 32 кубитов. «В области производства квантовых компьютеров всё идёт в соответствии с графиком, 20 кубитов нам обещает Росатом показать в конце этого года. способность квантовых компьютеров решать задачи, недоступные обычным вычислительным машинам.
Российский квантовый центр, ФИАН и «Росатом» представили 16-кубитный квантовый компьютер на ионах
Ещё один вариант — обыкновенные электроны, которые вращаются вокруг ядер атомов. Почему они кубиты? Потому что кубиты — это такие частицы, которые могут одновременно находиться в двух разных состояниях. По-научному, в суперпозиции.
Так вот фотоны и электроны именно так себя и ведут. Не верите? Пожалуйста: Что это такое?
Это электрон. Вот он вылетает из пушки, и полюбуйтесь: одновременно проходит сквозь оба промежутка между листками бумаги. То есть он летит как электромагнитная волна и, лишь наткнувшись на препятствие, предстаёт перед нами в качестве частицы.
С фотонами то же самое: интересно, в школьных учебниках физики сохранилось упоминание о том, что свет — это и волны, и частицы? Только, к сожалению, природные кубиты для квантовых компьютеров не очень подходят, потому что от них требуются сразу два несравненных качества — способность хранить информацию и при этом взаимодействовать друг с другом. А это редкое совпадение.
Например, фотоны — прекрасный носитель данных, но друг с другом они не общаются. А общаться надо особым, непостижимым образом. Скажем, одна частица находится в России, а другая — в Малайзии.
Первая находится в таком состоянии, а вторая — в эдаком. Так вот, если с первой что-нибудь сделается, то вторая тоже немедленно изменит состояние. И неважно, в Малайзии она или на другом конце галактики.
Это позволяет работать при более высокой температуре. Это также означает, что управляющая электроника может располагаться прямо на микросхеме — требование для больших систем с исправлением ошибок. Кубиты можно передавать между чипами с помощью обычного оптоволокна; это важно, потому что никто не может построить целый квантовый компьютер на одном чипе — поэтому кубиты должны иметь возможность перемещаться между чипами. Наконец, у квантовой технологии на основе фотоники есть путь к технологичности — в существующих процессах производства микросхем. Мы воодушевлены экспоненциальным влиянием полезного квантового компьютера с 1 миллионом кубитов на мир, в котором мы живем, и мы рады присоединиться к команде PsiQuantum в их путешествии.
Lightmatter представляет оптический процессор для ускорения вычислений для искусственного интеллекта следующего поколения Lightmatter, которая создает процессоры, использующие свет для ускорения рабочих нагрузок ИИ в центре обработки данных, привлекла в общей сложности 113 миллионов долларов и выпустит свои чипы в конце этого года и вскоре после этого проведет испытания с клиентами. Luminous Computing, стартап, создающий суперкомпьютер с искусственным интеллектом с использованием кремниевой фотоники при поддержке Билла Гейтса, привлек в общей сложности 115 миллионов долларов. Эту технологию продвигают не только стартапы. Производители полупроводников также готовятся использовать свои технологии изготовления кремниевых чипов для фотоники.
Он также добавил: «Споры о том, достигли ли мы или действительно могли бы достичь квантового превосходства, теперь разрешены». Хотя IBM еще не прокомментировала недавнюю работу Google, ясно, что этот прогресс в области квантовых вычислений привлек внимание исследователей и компаний по всему миру. Это откроет новые перспективы и конкуренцию в развитии вычислительных технологий. Да начнется игра! Приложения квантовых компьютеров Купить рекламу Отключить Криптография — заметная область, в которой квантовые вычисления могут иметь существенное значение. Способность быстро обрабатывать большие числа делает квантовые компьютеры угрозой для существующих систем шифрования, но также открывает двери для разработки более безопасных методов квантового шифрования.
В области медицины квантовые вычисления могут позволить моделировать сложные молекулярные структуры , ускоряя открытие лекарств. Квантовое моделирование может дать представление о новых материалах и процессах, на открытие которых в ходе экспериментов могут уйти годы.
Этот прорыв важен, так как обеспечивает масштабирование систем с квантовой коррекцией ошибок. Экспериментально подтверждено, что увеличение числа физических кубитов в логических квантовых битах действительно повышает их производительность и стабильность.
Другим значимым достижением стало создание первого в мире квантового повторителя сигналов на основе ионов кальция австрийскими учёными.
В России разработали 20-кубитный квантовый компьютер
Обсуждение последствий появления мощного квантового компьютера, способного взламывать сегодняшние алгоритмы шифрования, может напомнить дискуссии по поводу «Проблемы 2000». «Когда полнофункциональный квантовый компьютер на основе стабильных топологических кубитов станет доступным, те же самые алгоритмы будут обладать еще большей мощностью», – говорит Матиас Троер, главный исследователь Microsoft по квантовым вычислениям. перед нами квантовый интернет и квантовый компьютер, это почти телепортация Квантовый компьютер, Квантовая запутанность, Достижение, Наука, Исследования, Новости, Длиннопост. Ему все еще предстоит продемонстрировать многокубитные операции, которые необходимы для универсальных квантовых компьютеров. Квантовый компьютер Google смог мгновенно справиться с решаемой за 47 лет задачей. Поделиться новостью.
VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе
Horse Ridge в будущем поможет масштабировать многокубитовые квантовые системы. Она занялась выпуском общедоступных 5-кубитных чипов. Они могут работать с современными электронными устройствами, но лишь в условиях сверхнизких температур. По размеру он почти такой же, как системный блок обычного ПК. Разработчики надеются, что системы позволят ученикам понять базовые принципы работы квантовых вычислителей. Амбициозные стартапы Инвесторы верят в будущее квантовых систем. Эта сумма больше, чем все инвестиции в область квантовых вычислений в 2019 году в США. PsiQuantum планирует разработать и наладить производство квантовых компьютеров на базе фотонов.
А другой стартап под названием Rigetti уже собрал 19-кубитный сверхпроводниковый процессор, который доступен онлайн через свою среду разработки под названием Forest. Индустрия 4. А в 2018 году начался пилотный проект по развитию двух других платформ квантовых вычислений: нейтральных атомов в оптических ловушках и интегральных оптических чипов. Он работает на платформе из 20 ионов, захваченных электромагнитной ловушкой.
Также он станет основой для обучения разработчиков, которые используют квантовые технологии для решения прикладных задач. Сейчас квантовые компьютеры уже разрабатывается в России и в мире", - заявил руководитель научной группы "Квантовые информационные технологии" РКЦ Алексей Федоров. Первые эксперименты уже позволили решить часть технологических и инфраструктурных задач и провести вычисления с рекордными для России показателями, подчеркнули в компании. При перепечатке и цитировании полном или частичном ссылка на РИА "Новости" обязательна.
Эксперт объяснил, что уже настают времена, когда производительность важнее количества кубитов. Во всем мире вырабатываются различные подходы к оценке эффективности квантовых машин. Так, американская компания IBM уже предложила квантовый объем — «некую совокупность количества и качества кубитов». И хотя не все согласны с такой метрикой, в России начинают пользоваться ею. Юнусов также рассказал о планах «Росатома» разработать до конца 2024 года 50-кубитный квантовый компьютер, а может быть даже и больше получится. В дальнейшем же корпорация хочет создать и 100-квантовый.
Кроме того, Юнусову задали вопрос про то, зачем нужна такая машина.
Ждать ли, что такой компьютер попадет в каждый дом? Год назад IBM создал сложнейший в истории квантовый процессор на 433 кубита, но в октябре 2023 года рекорд был обновлен устройством на 1180 кубитов от Atom Computing. В результате серии прорывов в сфере квантовых вычислений человечество вплотную приблизилось к «квантовой utility», возвещает начало квантового века агентство Bloomberg. Так что, готовимся к очередям за квантбуками и квайфонами? Не советует торопиться директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков: Виктор Задков директор Института спектроскопии РАН «Компьютеров, универсальных с точки зрения квантовых вычислителей, до сих пор мало, и они все имеют не очень высокую надежность вычислений. Особенно при увеличении числа вот этих самых кубитов. Когда вы работаете с всего несколькими кубитами — 10, 15, 20, 30, 100, — то каждый кубит, в свою очередь, при обработке на квантовом уровне производит ошибки. Они неизбежны.
Поэтому вокруг каждого элемента, обрабатывающего отдельные кубиты или схему кубитов, городится схема, исправляющая ошибки.
Ученые продолжили попытки понять квантовую запутанность: есть большой прогресс
В этом компьютере кубиты (квантовые биты) генерируются с помощью сверхпроводящих электронных резонансных цепей. Разработка отечественного квантового компьютера идет опережающими темпами, сообщили в госкорпорации "Росатом". Квантовый компьютер – новый вид вычислительного устройства, принцип действия которого основан на поведении микроскопических объектов и квантовых явлениях «суперпозиции» и «запутанности». Последние новости России и мира в области квантовых технологий и квантовой физики. квантовый компьютер: В России создали первый 20-кубитный квантовый компьютер на ионной платформе, Российские учёные первыми в мире обнаружили необычные свойства «жидкого света», Прорыв кукварта. Новость, опубликованная Daily Telegraph, может означать поворотный момент в развитии этой новой технологии. Квантовые компьютеры открывают огромные перспективы для потенциально революционных секторов, таких как наука о климате и открытие лекарств.
Квантовый компьютер + Новости
У нас просто не хватает электроники. Но 12 или 16 кубитов все равно недостаточно, чтоб получать квантовое ускорение. Нужно 100 работающих кубитов с определенным качеством, определенным фиделити так называемым. Может быть, будет прорыв. Может быть, найдут способ применения, может быть, найдут задачи определенные, может быть, будет прорыв в качестве. Ну, в общем, что-то должно произойти, и тогда, мы не знаем, что будет через 100 лет. Но, может, пройдут годы, может, десять лет».
Хотя перспективы массового применения квантовых технологий остаются туманными, страны уже начали инвестировать в защиту от ожидаемого скачка. Проблема в паролях: сегодняшние компьютеры защищаются от своих современников, а на квантовых скоростях подбор любого ключа может стать тривиальной задачей.
Объемная запутанность, которая, как считается, имеет решающее значение для достижения «квантового преимущества» превосходства над классическими компьютерами , особенно сложна для изучения традиционными методами. Однако данная методика позволяет ученым эффективно создавать и анализировать ее. Помимо непосредственного применения, это исследование имеет и более широкое значение. Оно открывает путь к изучению сложных квантовых систем, которые в настоящее время недоступны даже для самых мощных суперкомпьютеров.
Двухкубитная система работала на принципах ядерно-магнитного резонанса того же самого, что используется в аппаратах МРТ. Модель умела решать довольно сложные задачи по алгоритму Дойча — Йожи. Дальше свои версии ЯМР-компьютеров стали по цепочке появляться во многих мировых институтах и лабораториях — к сожалению, их фотографии отыскать в Сети довольно сложно — учёные неохотно публикуют изображения своих детищ, вероятно, из соображений секретности. Зато ими охотно делились корпорации в своих пресс-релизах.
Вот, например, фото первого в мире 16-кубитного процессора от компании D-Wave, одного из ведущих вендоров в этой отрасли. Первый 16-кубитный процессор от D-Wave Systems Фото: IXBT Конечно, такая мощность далеко не предел — например, та же D-Wave Systems в 2022 году объявила , что собирается разработать квантовый компьютер аж на 7000 кубит. Но пока это остаётся на уровне фантазий — а самый мощный на сегодняшний день квантовый компьютер работает на 1225 кубитах и принадлежит американскому стартапу Atom Computing. А что сейчас? Квантовые компьютеры уже вышли из области теоретических моделей, построены и давно работают. На момент написания статьи такие машины есть у многих компаний и научно-исследовательских институтов. Какие задачи могут решать квантовые компьютеры Сразу скажем: квантовые компьютеры пока ещё слишком сырые, чтобы массово решать конкретные прикладные задачи. Всё, о чём пойдёт речь дальше, относится либо к отдельным кейсам, либо к отдалённым прогнозам. Разработка новых лекарств и материалов. Квантовый компьютер может создать новое химическое соединение и просчитать его взаимодействие с уже существующими структурами.
Классические, даже сверхмощные, компьютеры неспособны быстро справиться с такой задачей. Подсчитано , что моделирование молекулы из 70 атомов займёт у классического компьютера около 13 миллиардов лет, тогда как у квантовых вычислителей на этой уйдёт всего пара минут. На практике такое моделирование востребовано в генной инженерии, при разработке и создании новых лекарств и материалов. Оптимизация процессов в логистике и энергетике. Построение оптимальных маршрутов, распределение подачи тепла и света, прогнозирование спроса и другие сложные комбинаторные задачи — вполне в компетенциях квантовых компьютеров. Здесь наш герой выступает одновременно и панацеей, и угрозой. С одной стороны, на основе квантовых ключей можно создавать совершенные средства защиты, которые человеку взломать просто не под силу. С другой — квантовый компьютер способен за несколько секунд подобрать ключи почти к любому классическому алгоритму — например, к тому же RSA-2048. Поэтому разработка новых квантовых протоколов видится уже не как символ прогресса, а скорее как насущная необходимость.
А у машины, способной на полезные вычисления, было бы несколько миллионов физических кубитов. Ученым IBM удалось снизить это требования в 10 и более раз, сообщает Nature. Вторая стратегия, которую изучали специалисты IBM — разработка методов уверенного производства кубитов высокого качества и в больших количествах. На протяжении нескольких лет IBM следовала плану регулярного увеличения количества кубитов: примерно в два раза каждый год. В 2021 году компания представила процессор на 127 кубитов, год спустя — на 433. У «Кондора» 1121 кубит, расположенные в форме сот. Вдобавок они стали занимать вполовину меньше места.
Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология
перед нами квантовый интернет и квантовый компьютер, это почти телепортация Квантовый компьютер, Квантовая запутанность, Достижение, Наука, Исследования, Новости, Длиннопост. Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Специалисты Национальной квантовой лаборатории в 2021 году сообщили о создании прототипа квантового компьютера совместно с РКЦ и ФИАНом.
Япония ужесточит контроль экспорта полупроводников и квантовых технологий куда бы то ни было
Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
Это устройство представляет собой структуру, центром которой является квантовая точка - искусственный полупроводниковый объект с предельно малыми размерами, обладающий многими свойствами одиночного атома. В силу своих уникальных характеристик квантовые точки являются квантовыми объектами, излучающими абсолютно одинаковые неразличимые одиночные фотоны, которые могут использоваться в качестве кубитов в квантовых вычислительных устройствах», - сообщил заведующего Лабораторией квантовой фотоники ФТИ им. Иоффе Алексея Торопова.
Квантовые точки представляют собой нанесенные на многослойную полупроводниковую подложку «островки» арсенида индия, окруженные арсенидом галлия.
Каждый компонент памяти называется битом, и им можно манипулировать с помощью шагов булевой логики. С другой стороны, квантовый компьютер будет хранить данные в виде 0, 1 или квантовой суперпозиции двух состояний. Такой квантовый бит также известный как кубиты обладает гораздо большей гибкостью по сравнению с двоичной системой. Кубиты могут быть реализованы с помощью частиц с двумя спиновыми состояниями - "вверх" и "вниз". Пылающая скорость Поскольку квантовый компьютер может существовать не только в 0 и 1, они могут выполнять вычисления параллельно. Квантовый компьютер покажет вышеуказанный результат, когда он находится в состоянии декогеренции, которое длится, пока он находится в суперпозиции состояний, пока он не упадет до одного состояния. Возможность одновременного выполнения нескольких задач называется квантовым параллелизмом.
Переопределение безопасности Скорость квантового компьютера также является серьезной проблемой в области шифрования и криптографии. Современные системы финансовой безопасности в мире основаны на факторизации больших чисел алгоритмы RSA или DSA , которые буквально не могут быть взломаны обычными компьютерами в течение жизни Земли. Тем не менее квантовый компьютер может рассчитывать числа в разумный период времени. С другой стороны, квантовые компьютеры смогут обеспечить небьющиеся функции безопасности. Они могут блокировать важные данные например, онлайн-транзакции, учетные записи электронной почты с гораздо лучшим шифрованием. Многие алгоритмы были разработаны для квантовых компьютеров - наиболее известными являются алгоритм Гровера для поиска в неструктурированной базе данных и алгоритм Шора для факторизации больших чисел. Энергоэффективность Потребляемая мощность является критическим фактором для любого устройства, работающего на электричестве. Огромному массиву процессоров требуется изрядное количество блоков питания для поддержания их производительности.
Самый быстрый суперкомпьютер в мире Sunway TaihuLight по состоянию на апрель 2017 года потребляет 15,37 МВт электроэнергии. Однако, это становится захватывающим с квантовыми компьютерами. Поскольку они используют квантовое туннелирование , они уменьшат энергопотребление в 100-1000 раз. Альтернативные реальности Согласно квантовой физике, мы имеем дело с тем, что называется Мультивселенной, где проблема может иметь много или бесконечное количество возможных решений.
Объемная запутанность, которая, как считается, имеет решающее значение для достижения «квантового преимущества» превосходства над классическими компьютерами , особенно сложна для изучения традиционными методами. Однако данная методика позволяет ученым эффективно создавать и анализировать ее. Помимо непосредственного применения, это исследование имеет и более широкое значение. Оно открывает путь к изучению сложных квантовых систем, которые в настоящее время недоступны даже для самых мощных суперкомпьютеров.
Новости про квантовые компьютеры
Что скрывается за этими рекордами и почему оценивать мощность КК стоит по квантовому объему? Под числом кубитов понимается объем информации, который может храниться и обрабатываться на квантовом компьютере за время когерентности. Чем больше число кубитов, тем больше возможностей для решения сложных задач. Если в обычной системе вычислительная мощность растет квадратично, то есть n2, то в квантовой — экспоненциально 2n n — в данном случае число битов, или кубитов. При этом важно, сколько времени кубиты могут проводить операции без потери информации. Это время называется когерентностью. Если поделить время двухкубитной операции на когерентность, то получится количество операций, которые можно совершить за цикл жизни кубита. Соответственно, чем больше операций, тем лучше. Однако, в отличие от классических компьютеров, для КК очень важным параметром является достоверность полученных результатов, потому что его физические свойства подразумевают вероятностный характер вычислений: результат правильный с некоторой вероятностью.
Если точность операций низкая, то прирост вычислительной мощности за счет увеличения числа кубитов будет незначительным. У каждого типа КК свои преимущества и недостатки. Например, КК на ионах обладает очень высокой точностью и когерентностью, но скорость операций и число кубитов пока невелики. КК на сверхпроводниках имеет самое большое число кубитов на сегодня, но из-за особенностей технологии их точность, как правило, невысокая. Соответственно, некорректно называть их самыми мощными. Для сравнения разных типов КК между собой был предложен квантовый объем. Если говорить упрощенно, он отражает реальную вычислительную «мощность» квантового компьютера. Где сейчас и как ускориться В России сейчас активно разрабатываются все основные типы квантовых компьютеров: на ионах, атомах, оптических интегральных схемах и на сверхпроводниках.
Самый мощный КК в стране построен на ионах и насчитывает 16 кубитов. Заместитель руководителя группы «Прецизионные квантовые измерения» РКЦ Илья Семериков, который разрабатывает этот КК, рассказывает: «Нам еще только предстоит измерить экспериментально квантовый объем нашего ионного компьютера, но, судя по достоверностям двухкубитных операций и связности, я бы ожидал увидеть 25 или, может быть, 26. Увеличение квантового объема — наша основная задача на сегодня». Такие результаты соответствуют уровню лидеров квантовой гонки начала-середины 2020 г.
Физики также выявили, что для дальнейшего развития квантовых компьютеров необходимы системы автоматической коррекции ошибок. Они использовали логические кубиты, виртуальные квантовые ячейки, состоящие из нескольких физических кубитов, чтобы автоматически исправлять возникающие ошибки. В 2023 году созданы квантовые процессоры на базе логических кубитов, демонстрируя эффективность в снижении частоты ошибок в долгосрочной работе.
Также он станет основой для обучения разработчиков, которые используют квантовые технологии для решения прикладных задач.
Сейчас квантовые компьютеры уже разрабатывается в России и в мире", - заявил руководитель научной группы "Квантовые информационные технологии" РКЦ Алексей Федоров. Первые эксперименты уже позволили решить часть технологических и инфраструктурных задач и провести вычисления с рекордными для России показателями, подчеркнули в компании. При перепечатке и цитировании полном или частичном ссылка на РИА "Новости" обязательна.
Компьютер разработан в рамках реализации дорожной карты по квантовым вычислениям командой ученых из Российского квантового центра и физического института им. Лебедева РАН при координации госкорпорации Росатом. Проект был запущен в 2019 году. На сегодняшний день в мире существуют квантовые компьютеры на ионах, вмещающие до 32 кубитов.
Миллиарды рублей и почти ноль понимания. Зачем нам квантовый искусственный интеллект
Современные конструкции квантовых компьютеров часто имеют вид люстры для удовлетворения экстремальных требований к охлаждению. Президент Путин посоветовал ученому Семерикову, который работает над созданием квантового компьютера, не забывать жену. Новости об исследованиях Майкрософт в области квантовых вычислений см. Оценка ресурсов Квантовые компьютеры, доступные сегодня, позволяют проводить интересные эксперименты и исследования, но они не могут ускорить вычисления, необходимые для решения реальных задач. Обсуждение последствий появления мощного квантового компьютера, способного взламывать сегодняшние алгоритмы шифрования, может напомнить дискуссии по поводу «Проблемы 2000». «Когда полнофункциональный квантовый компьютер на основе стабильных топологических кубитов станет доступным, те же самые алгоритмы будут обладать еще большей мощностью», – говорит Матиас Троер, главный исследователь Microsoft по квантовым вычислениям.