• 13 декабря, 2021, 10:03
    Обновлено 10:03

Борьба за пьедестал: когда человечество увидит квантовые ноутбуки и смартфоны

Андрей Гольев
Андрей Гольев
Борьба за пьедестал: когда человечество увидит квантовые ноутбуки и смартфоны
Фото: pixabay.com
Борьба за пьедестал: когда человечество увидит квантовые ноутбуки и смартфоны
Фото: pixabay.com

Гонка по созданию квантовых компьютеров продолжается, а ее участники не перестают удивлять и бьют рекорд за рекордом. Этап мелкомасштабных машин позади, теперь настало время устройств из нескольких сотен и тысяч кубитов – все зависит от платформы. На Конгрессе молодых ученых в Сочи профессор Физтеха и руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра Алексей Федоров рассказал, кто сможет покорить следующую вершину и когда человечество наконец-то увидит мощнейшие вычислительные инструменты. Подробнее об этом рассказало РИА Новости.

Две революции и ожидание третьей

Главная единица обработки информации в квантовом компьютере — кубит, который      является квантовым аналогом бита — суперпозицией нулей и единиц. Число состояний, доступных в квантовом регистре, — 2 в степени n, где n выступает количеством кубитов. Устройство на 50 кубитах обладает мощностью классического суперкомпьютера, а вот 280 кубитов дают больше ячеек памяти, чем атомов во Вселенной.

Первая квантовая революция произошла довольно-таки давно: на квантовой физике работают хорошо известные нам транзисторы и лазеры. При этом там используются коллективные квантовые эффекты, которые затрагивают большое количество квантовых частиц. Второй квантовой революцией принято считать переход к управлению отдельными степенями свободы квантовых систем, а также отдельными квантовыми объектами. Речь идет о фотонах, атомах и молекулах. Это открывает новые возможности перед учеными.

Индивидуальные квантовые системы отличаются от того, к чему люди привыкли в макромире. Так называемая «квантовая монетка» может находиться в состоянии суперпозиции, то есть она одновременно выпадает, как орлом, так и решкой, причем в произвольных пропорциях, которые можно контролировать.

Кроме того, квантовые вычисления позволяют обойти закон Мура. Квантовая коммуникация защитит передачу информации. Квантовые сенсоры зарегистрируют малейшее изменение электромагнитных полей и температуры.

Фундаментальный вопрос заключается в том, что станет квантовым аналогом кремниевого транзистора. Надо найти физическую систему с большим количеством квантовых объектов и высоким уровнем контроля над ними.

Борьба за пьедестал

Квантовое превосходство — это возможность быстро решить задачу, которая требует у классического компьютера большого количества времени. В современном мире на этом поприще развернулась ожесточенная битва. Причем воют настоящие титаны.

Два года назад группа физика Джона Мартиниса из всемирно известной компании Google заявила, что пришла к финишу первой. Ученые отметили, что их процессор Sycamore на 53-х кубитах за 200 секунд смог решить задачу, которую мощнейший на тот момент суперкомпьютер Summit, способный выполнять 200 квадриллионов операций в секунду, решал бы 10 000 лет. Речь тогда шла о моделировании случайных квантовых цепочек. Статья была опубликована в научном журнале Nature. Однако сотрудники IBM тут же раскритиковали эту работу: по их словам, с помощью другого алгоритма Summit справится с поставленной задачей за несколько дней. При этом ни те, ни другие не проводили классические вычисления в полном объеме. Внести ясность в вопрос смогли ученые из Института теоретической физики Китайской академии наук. В марте 2021 года они предложили новый алгоритм и решили ту же задачу на вычислительном кластере из 60 графических процессоров NVIDIA Tesla V100 с 32 гигабайтами памяти. Расчеты заняли 5 дней, а их точность сильно превысила ту, которой добился суперкомпьютер Sycamore.

В прошлом году о квантовом превосходстве заявила группа физиков под руководством Цзянь-Вэй Пана из Научно-технического университета в Шанхае. Их фотонный процессор Jiuzhang за 200 секунд смог решить задачу бозонного сэмплинга, на которую суперкомпьютерам, по расчетам специалистов, потребовались бы миллиарды лет. Статью опубликовали в журнале Science.

Не так давно группа Цзянь-Вэй Пана отчиталась о своих двух новинках: Jiuzhang 2.0, по их словам, действует в 10 миллиардов раз быстрее предшественника, а с помощью сверхпроводникового квантового процессора Zuchongzhi на 66 кубитах исследователи получили за час с небольшим результат, на который самый мощный суперкомпьютер потратил бы 8 лет.

В ноябре IBM объявила, что установила новый рекорд. Речь идет о квантовом процессоре Eagle на 127 сверхпроводниковых кубитах. При этом данному устройству еще лишь предстоит показать себя в деле. В следующем году компания хочет выпустить квантовые чипы Osprey с 433 кубитами, а в 2024-м — Condor с 1121 кубитом.

Следующий уровень

Эпоха мелкомасштабных квантовых компьютеров — осталась позади. Сейчас устройства широко применяются в образовательных и научных целях.

Теперь наступил этап так называемых шумных квантовых процессоров среднего масштаба. Шумные — так как системы до сих пор работают неустойчиво из-за внешних помех. Квантовое превосходство показывают на абстрактных задачах с ограниченной практической ценностью. Здесь пока что много открытых вопросов — как научных, так и инженерных.

Следующий уровень — квантовые компьютеры с коррекцией ошибок. У многих может возникнуть вопрос: увидим ли мы когда-нибудь квантовые ноутбуки и смартфоны? Сейчас делать какие-то прогнозы сложно. Вероятнее всего, квантовые компьютеры станут нишевым приложением для определенного класса математических задач. Однако тяжело предугадать на старте экспоненты, куда будет двигаться мир.

Между тем, самыми надежными системами шифрования считаются квантовые. Однако они помимо своей надежности еще и очень дорого стоят. Специалисты из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге разработали систему КРК с компактным детектором когерентного излучения. Это должно помочь решить проблему дороговизны квантового шифрования.

Подписывайтесь на LIVE24.RU в Google News, Яндекс.Новости и на наш канал в Яндекс.Дзен, следите за главными новостями России и Мира в telegram-канале LIVE24.RU.


Поделитесь новостью:
  • Запись о регистрации СМИ:
    ЭЛ № ФС 77 - 74986 выдано Роскомнадзором 19.02.2019 г.
  • Запись о регистрации информационного агентства:
    ИА № ФС 77 - 74985 выдано Роскомнадзором 19.02.2019г.
  • Учредитель:
    ООО «ЛАЙВ24», ИНН 4632247680
  • Главный редактор:
    Новиков Михаил Владимирович
  • Адрес электронной почты редакции:
    info@live24.ru
  • Телефон редакции:
    +7 (4712) 55-10-24
В сетевом издании LIVE24 размещены материалы информационного агентства LIVE24.
Некоторые материалы содержат стоковые изображения от Depositphotos, Pixabay, АГН Москва
18

В России признаны экстремистскими и запрещены организации «Национал-большевистская партия», «Свидетели Иеговы», «Армия воли народа»,«Русский общенациональный союз», «Движение против нелегальной иммиграции», «Правый сектор», УНА-УНСО, УПА, «Тризуб им. Степана Бандеры»,«Мизантропик дивижн», «Меджлис крымскотатарского народа», движение «Артподготовка», общероссийская политическая партия «Воля», АУЕ. Признаны террористическими и запрещены: «Движение Талибан», «Имарат Кавказ», «Исламское государство» (ИГ, ИГИЛ), Джебхад-ан-Нусра, «АУМ Синрике», «Братья-мусульмане», «Аль-Каида в странах исламского Магриба».

Организации, СМИ и физические лица, признанные в России иностранными агентами: "Голос Америки" "Idel.Реалии" "Фактограф" "Север.Реалии" Общество с ограниченной ответственностью "Радио Свободная Европа/Радио Свобода" Чешское информационное агентство "MEDIUM-ORIENT" Пономарев Лев Александрович Савицкая Людмила Алексеевна Маркелов Сергей Евгеньевич Камалягин Денис Николаевич Апахончич Дарья Александровна «Medusa Project» Общество с ограниченной ответственностью «Первое антикоррупционное СМИ» «VTimes.io» Баданин Роман Сергеевич Гликин Максим Александрович Маняхин Петр Борисович Ярош Юлия Петровна Чуракова Ольга Владимировна Железнова Мария Михайловна Лукьянова Юлия Сергеевна Маетная Елизавета Витальевна «The Insider» Рубин Михаил Аркадьевич Гройсман Софья Романовна Рождественский Илья Дмитриевич Апухтина Юлия Владимировна Постернак Алексей Евгеньевич Общество с ограниченной ответственностью Телеканал Дождь Петров Степан Юрьевич Юридическое лицо Istories fonds Шмагун Олеся Валентиновна Мароховская Алеся Алексеевна Долинина Ирина Николаевна Шлейнов Роман Юрьевич Анин Роман Александрович Великовский Дмитрий Александрович Общество с ограниченной ответственностью «Альтаир 2021» Общество с ограниченной ответственностью «Ромашки монолит» Общество с ограниченной ответственностью «Главный редактор 2021» Общество с ограниченной ответственностью «Вега 2021» Общество с ограниченной ответственностью «Важные иноагенты» Каткова Вероника Вячеславовна Карезина Инна Павловна Кузьмина Людмила Гавриловна Костылева Полина Владимировна Лютов Александр Иванович Жилкин Владимир Владимирович Жилинский Владимир Александрович Тихонов Михаил Сергеевич Пискунов Сергей Евгеньевич Ковин Виталий Сергеевич Кильтау Екатерина Викторовна Любарев Аркадий Ефимович Гурман Юрий Альбертович Грезев Александр Викторович Важенков Артем Валерьевич Иванова София Юрьевна Пигалкин Илья Валерьевич Петров Алексей Викторович Егоров Владимир Владимирович Гусев Андрей Юрьевич Смирнов Сергей Сергеевич Верзилов Петр Юрьевич Общество с ограниченной ответственностью «ЗП» Общество с ограниченной ответственностью «Зона права» Общество с ограниченной ответственностью «ЖУРНАЛИСТ-ИНОСТРАННЫЙ АГЕНТ» Вольтская Татьяна Анатольевна Клепиковская Екатерина Дмитриевна Сотников Даниил Владимирович Захаров Андрей Вячеславович Симонов Евгений Алексеевич Сурначева Елизавета Дмитриевна Соловьева Елена Анатольевна Арапова Галина Юрьевна Перл Роман Александрович Общество с ограниченной ответственностью «МЕМО» Американская компания «Mason G.E.S. Anonymous Foundation» (США) Компания «Stichting Bellingcat» Автономная некоммерческая организация по защите прав человека и информированию населения «Якутия – Наше Мнение» Общество с ограниченной ответственностью «Москоу диджитал медиа» Акционерное общество «РС-Балт», Левада-Центр


© ООО ЛАЙВ24.
Наверх