форумы для свободного общения

Форумы для свободного общения => Наука => Тема начата: john от Май 08, 2016, 15:38:22

Название: Квантовые вычисления
Отправлено: john от Май 08, 2016, 15:38:22
Эта тема создана  с целью разобраться наконец, что такое квантовые вычисления, квантовые компьютеры, что такое кубиты, квантовые процессоры  и т.д. У кого есть какая информация - пишите, будем разбираться.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июнь 28, 2016, 08:12:28
Как телепортация сохранит России триллионы долларов

(https://icdn.lenta.ru/images/2016/06/23/15/20160623151819267/detail_16cedc5052e6eb78b4c8882f3a237ca4.jpg)
Квантовая телепортация гораздо ближе к деньгам и не имеет никакого отношения к мгновенному перемещению макрообъектов
Фото: Depositphotos


На этой неделе стало известно о программе «Национальная технологическая инициатива», созданной Агентством стратегических инициатив по поручению президента Владимира Путина. В ней на 2025-2035 годы запланировано (https://lenta.ru/news/2016/06/22/teleportation/) «внедрение нейроинтерфейса, квантовых вычислений, телепортации, использование природоподобных явлений для передачи информации». Об исследованиях, связанных с квантовой телепортацией, рассказывает «Лента.ру».

Поиграли

Выводы квантовой механики, описывающей микромир, трудно соотнести с представлениями о классическом мире, описываемом классической механикой. Если положение и импульс классической частицы могут быть одновременно измерены, то в квантовом случае можно узнать лишь вероятность нахождения частицы в том или ином состоянии. Более того, квантовая теория утверждает: когда две системы запутаны (об этом — ниже), измерение состояния одной из них мгновенно сказывается на другой.

Альберт Эйнштейн был не согласен с вероятностной интерпретацией квантовой механики. Именно в связи с этим он говорил, что «бог не играет в кости» (на это датский физик Нильс Бор позднее ответил, что не Эйнштейну решать, чем заниматься богу). Немецкий ученый не принимал неопределенности, свойственной микромиру, и считал верным классический детерминизм. Создатель общей теории относительности полагал, что при описании микромира квантовая механика не учитывает некоторых скрытых переменных, без которых сама квантовая теория является неполной.

За 90 лет существования понятия квантовой механики (с 1920-х годов) исследователям удалось показать, что Эйнштейн ошибался: в квантовой механике, скорее всего, нет скрытых параметров. Это означает, что ее теоретические выводы имеют прямое отношение к действительности, которая, в свою очередь, не зависит от ее восприятия человеком. У этой теории возникают далеко идущие практические следствия. Связаны они прежде всего с квантовыми компьютерами и квантовой криптографией.

Посчитали

В обычном компьютере информация представлена с помощью битов, которые могут принимать только одно из двух значений: 0 или 1. В квантовом компьютере понятие (классического) бита обобщается до квантового бита (кубита), и кроме одного из двух значений — 0 или 1 — кубит может принимать бесконечное число значений, являющееся квантовой суперпозицией базисных состояний 0 и 1.

В качестве таких состояний может быть использована пара значений какой-нибудь квантовой характеристики частицы (атома, электрона или фотона) — например, ориентация спина. Считается, что массовое производство таких компьютеров приведет к существенному прогрессу в вычислениях; квантовые устройства будут на порядки превосходить возможности современных вычислительных систем.

Для запоминающих устройств (физических носителей) могут использоваться, например, специальные сверхпроводящие твердотельные материалы, частицы в которых могут быть приведены в особое возбужденное (квантовое) состояние, идентифицируемое как состояние кубита. Управлять таким материалом (и квантовыми состояниями) можно с помощью, например, лазерного излучения.

(https://icdn.lenta.ru/images/2016/06/23/12/20160623120657722/pic_c55ba2e8ff0d0097fd9b7da2a3e3dfbd.jpg)
«Жуткое дальнодействие» между Бобом и Алисой
Изображение: NASA/JPL-Caltech


Основные затруднения в использовании квантовых компьютеров сводятся к их высокой чувствительности к влиянию окружающей среды, которое может необратимым образом изменять квантовые состояния. Поэтому перед началом работы квантовые системы настраиваются (калибруются) продолжительное время; специалистам требуется учесть в настройке десятки параметров. Кроме того, работа квантового компьютера предполагает использование специальных квантовых алгоритмов, адаптированных для конкретного устройства.

Запутали

Квантовая криптография представляет собой метод шифрования информации (ее защиты) при помощи квантовой запутанности и специальных квантовых протоколов. В перспективе это должно привести к созданию рабочих невзламываемых алгоритмов генерации случайных чисел и даже квантовых денег.

Квантовой запутанностью называется явление, при котором квантовые состояния частиц (например, спин электрона или поляризация фотона), разнесенных на расстояние друг от друга, не могут быть описаны взаимонезависимо. Процедура измерения состояния одной частицы приводит к изменению состояния другой — таким образом состояние одной частицы может быть передано другой даже в том случае, если она удалена от нее, — именно в этом и заключается квантовая телепортация и одно из главных отличий микромира от макромира, с которым был не согласен Эйнштейн.

В типичном эксперименте по квантовой запутанности разнесенные на расстояние взаимодействующие агенты — Алиса и Боб — обладают каждый одной частицей (фотонов или электронов) из пары запутанных. Измерение частицы одним из агентов — например, Алисой — коррелирует с состоянием другой, хотя Алиса и Боб заранее не знают о манипуляциях друг друга.

Это означает, что частицы каким-то образом сохраняют информацию друг о друге, а не обмениваются ею, скажем, со световой скоростью при помощи какого-либо известного науке фундаментального взаимодействия. Эйнштейн назвал это «жутким дальнодействием». Запутанные частицы нарушают принцип локальности, согласно которому на состояние объекта может оказывать влияние только его близкое окружение, поэтому считается, что для квантовой механики локальный реализм (принцип локальности) не выполняется.

Построили

В настоящее время квантовые исследования переходят из теоретического русла в практическое. Рекорды квантовой телепортации составляют 102 километра (https://lenta.ru/news/2015/09/23/optica/) (по оптоволокну) и 143 километра (https://lenta.ru/news/2012/05/21/recordbreak/) (по воздуху). Китай заявил (https://lenta.ru/news/2016/01/14/quantumspace/) о намерении осуществить квантовую телепортацию между Землей и космосом на расстояние 1,2 тысячи километров. Все это позволит иметь заинтересованным сторонам надежный и защищенный канал связи.

(https://icdn.lenta.ru/images/2016/06/23/12/20160623120822078/pic_b8b7b798cc219a5763567fdd8a4731c2.jpg)
Устройства компании D-Wave Systems
Фото: dwavesys.com (http://www.dwavesys.com/)


Сегодня все больше крупных компаний заинтересованы в разработке и покупке квантовых компьютеров. Самое популярное устройство такого рода — D-Wave 2X, созданное канадской компанией D-Wave Systems. В настоящее время D-Wave Systems является единственной в мире фирмой, создающей и продающей свои квантовые компьютеры. Интерес к D-Wave 2X проявили Google и НАСА.

Как показали тесты со специализированным программным обеспечением, проведенные D-Wave Systems, устройство до 600 раз быстрее решает задачи оптимизации по сравнению с классическим компьютером (без учета времени ввода и вывода данных). Если учитывать загрузку и выгрузку информации, D-Wave 2X обгоняет обычный компьютер в 15 раз. D-Wave 2X нередко критикуют те, кто имеет гораздо более скромные результаты.

Уже создан прототип квантового компьютера, который допускает масштабирование при реализации квантового алгоритма Шора, предлагающего способ разложения натурального числа на простые множители. Именно он используется при считывании информации с банковских пластиковых карточек и в других конфиденциальных операциях. Максимальная безопасность процедуры позволит сохранить конфиденциальность и сэкономить большое количество денег — тем, у кого они есть, и тем, кто планирует вкладывать их в исследования ученых.

Источник: lenta.ru (https://lenta.ru/articles/2016/06/24/teleportation/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июнь 29, 2016, 23:23:10
Зачем нужны квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры могут быстро делать то, на что у даже у суперкомпьютеров уходили бы тысячи лет. Эта технология может изменить привычный нам мир. Зачем они нужны, и что это вообще такое, вы узнаете, посмотрев следующее видео.

Над разработкой квантовых компьютеров сейчас трудятся и Google (http://www.popmech.ru/technologies/16085-google-zapuskaet-simulyator-kvantovogo-kompyutera/), и IBM (http://www.popmech.ru/science/238269-ibm-otkryla-oblachnyy-dostup-k-kvantovomu-kompyuteru/), и российские лаборатории (http://www.popmech.ru/science/15533-gulliver-mikromira/). Инженер лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ Роман Глушков популярно объясняет о том, зачем нужны квантовые компьютеры, почему они такие мощные и чем они нам грозят. Ролик подготовлен студией Sci-One (http://sci-one.tv/).

Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: john от Июнь 30, 2016, 11:22:23
Видео ничего толком не объясняет, на самом деле. Что такое кубит - более менее понятно, по аналогии, если таковая уместна: грубо говоря, если обычный бит это два действительных числа, то квантовый бит, это два комплексных чисел, и если обычный бит может находится либо в состоянии 1, либо в состоянии 0 (других состояний у него просто нет), то кубит находится в суперпозиции. Или еще более примитивно, бит - это монета лежащая на столе, она может быть либо решкой вверх, либо орлом (вариант стоит на ребре не рассматриваем), а кубит это подброшенная монета, которая для наблюдателя, пока она не упадет - находится в обоих этих состояния и ни в одном из них. Но вот дальше пока не понятно,  а каким образом здесь происходят вычисление. Ну понятно что мы можем как-то изменить состояние кубита, можем как-то считать состояние кубита, и сами кубиты как-то могут между собой взаимодействовать, но как?
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июнь 30, 2016, 14:06:22
Видео ничего толком не объясняет, на самом деле.

Это да. Видео, так сказать, ни о чём. Но я так думаю, по крайней мере надеюсь, что это лишь начало, поскольку в коротком ролике невозможно рассказать о довольно сложных явлениях, и уж тем более, об устройствах, построенных с их использованием. К тому же, положения квантовой механики весьма сильно отличаются от нашего обыденного опыта, а человек это такая штука, которая при познании каких-либо новых явлений всегда старается воспользоваться уже имеющимся опытом. К сожалению, с квантами этот фокус не проходит!

Что такое кубит - более менее понятно, по аналогии, если таковая уместна: грубо говоря, если обычный бит это два действительных числа, то квантовый бит, это два комплексных чисел, и если обычный бит может находится либо в состоянии 1, либо в состоянии 0 (других состояний у него просто нет), то кубит находится в суперпозиции. Или еще более примитивно, бит - это монета лежащая на столе, она может быть либо решкой вверх, либо орлом (вариант стоит на ребре не рассматриваем), а кубит это подброшенная монета, которая для наблюдателя, пока она не упадет - находится в обоих этих состояния и ни в одном из них. Но вот дальше пока не понятно,  а каким образом здесь происходят вычисление. Ну понятно что мы можем как-то изменить состояние кубита, можем как-то считать состояние кубита, и сами кубиты как-то могут между собой взаимодействовать, но как?

Ой, Женя, ты задаёшь вопросы, на которые может ответить лишь специалист, которым я не являюсь. Летящая монетка - это опять попытка объяснить квантовые явления через обыденные представления. И эта аналогия увы, не даёт правильного объяснения. Я так предполагаю (именно предполагаю!), что дело тут вот в чём: один кубит вряд ли способен на какие-либо вычисления, а вот два и больше - таки да. Здесь нужно учитывать то, что квантовые частицы могут находится в сцепленном (запутанном) состоянии. И если в системе запутанных частиц (кубитов) мы каким-либо образом определим (зададим) состояние некоторых частиц (входные данные задачи), то остальные частицы (кубиты, находившиеся ранее в неопределённом состоянии) сразу же, мгновенно, перейдут во вполне определённое состояние, соответствующее решению задачи. Вот, я думаю, что где-то так. Надеюсь, со временем разберёмся...
Именно отсюда, я так думаю, и чудовищное быстродействие квантовых компьютеров, - т.е. время тратится по сути дела не на решение задачи, а на создание необходимого запутанного состояния, ввод данных - задание состояния кубитов и считывание полученных данных. А само решение происходит мгновенно!

Подчеркну ещё раз: это лишь мои предположения! Поскольку я не специалист в этом вопросе и разбираться в этом катастрофически не хватает времени.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 09, 2016, 18:55:16
Опубликованы простейшие программы для квантового компьютера IBM

(https://icdn.lenta.ru/images/2016/07/06/16/20160706160408451/pic_c43d732006e2667363c14ed89afe07d9.jpg)
Фото: IBM Quantum Experience / Flickr

Астрофизик Кристин Морано из Калифорнийского технологического института (США) представила более 40 популярных алгоритмов для IBM Quantum Experience  (http://www.research.ibm.com/quantum/)— сервиса для квантовых вычислений в облаке. Программы доступны (http://arxiv.org/abs/1606.09225) на сайте arXiv.org.

Представленные для выполнения на квантовом компьютере программы включают одни из самых простых квантовых алгоритмов Гровера (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%93%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B0) и Дойча — Йожи (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%94%D0%BE%D0%B9%D1%87%D0%B0_%E2%80%94_%D0%99%D0%BE%D0%B6%D0%B8), написанные на Python. Морано предлагает потенциальному пользователю их модернизировать и опробовать на IBM Quantum Experience.

Квантовый компьютер с пятью кубитами создан американской компанией IBM в 2016 году. Тогда же было объявлено о возможности получить к нему удаленный доступ. В настоящее время необходимую для этого регистрацию прошли более 25 тысяч пользователей.

Работа квантового компьютера основана на законах квантовой механики. В обычном компьютере информация представлена с помощью битов, которые могут принимать только одно из двух значений: 0 или 1. В квантовом компьютере понятие (классического) бита обобщается до квантового бита (кубита), и кроме одного из двух значений — 0 или 1 — кубит может принимать бесконечное число значений, являющееся квантовой суперпозицией базисных состояний 0 и 1. Считается, что квантовые устройства на порядки превзойдут возможности современных вычислительных систем.

Источник: Lenta.ru (https://lenta.ru/news/2016/07/09/ibm/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 21, 2016, 18:28:37
Физики из МФТИ и РКЦ "утрамбовали" квантовый компьютер

(http://img.profi-news.ru/2016/07/20/289926.jpg)

Ученые из России придумали способ использования многоуровневых квантовых систем в качестве набора из нескольких одиночных кубитов, элементарных ячеек квантового компьютера, что приближает нас к созданию подобного вычислительного прибора, сообщают пресс-службы МФТИ и РКЦ.

"Мы получаем существенный выигрыш, поскольку многоуровневые кудиты в определенных физических реализациях контролировать проще, чем систему из соответствующего количества кубитов, а значит мы на шаг приближаемся к созданию полноценного квантового компьютера. Многоуровневые элементы обеспечивают преимущества и в других квантовых технологиях, например, в квантовой криптографии", — заявил Алексей Федоров из Российского квантового центра.

Кубиты представляют собой одновременно и ячейки памяти, и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут одновременно хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря квантово-механическим эффектам и законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему позволяет очень быстро решать те математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи методик перебора заняло бы время, сопоставимое со временем жизни Вселенной.

Как отмечает Федоров, проделанные в РКЦ и МФТИ расчеты показали, что кудиты можно использовать в качестве полноценного аналога двух кубитов, а восьмиуровневую квантовую систему – в качестве "спрессованного" набора из трех кубитов. По его словам, кудит с пятью уровнями уже можно использовать для проведения квантовых вычислений, к примеру, сравнения большого количества чисел.

Сама идея использования многоуровневых систем для эмуляции многокубитных процессоров была предложена ранее в работах российских физиков из Казанского физико-технического института. Так, например, для реализации двухкубитного алгоритма Дойча предлагалось использовать ядерный спин 3/2, имеющий четыре различных состояния.

(http://img.profi-news.ru/2016/07/20/289926_0.jpg)

Источник: Profi-News (http://profi-news.ru/science/20160720/289926/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Август 14, 2016, 18:27:24
Российские ученые нашли пути создания новых схем квантовых компьютеров

(https://cdn5.img.ria.ru/images/147303/33/1473033330.jpg)

Группа ученых Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" теоретически предсказала новые свойства так называемых квантовых сверхпроводящих метаматериалов, которые позволяют создать новые схемы работы квантовых компьютеров, результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports (http://www.sci-rep.com/index.php/scirep), входящем в группу престижных мировых периодических научных изданий Nature, сообщила пресс-служба МИСиС.

Создание новых сверхпроводящих метаматериалов и исследование их электромагнитных свойств – одна из основных задач, стоящая перед учеными МИСиС. В 2015 году сотрудники лаборатории совместно с коллегами из других научных центров получили первый сверхпроводящий кубит — простейший квантовый объект, необходимый для создания квантового компьютера.

Считается, что квантовые компьютеры будут иметь колоссальные преимущества перед традиционными ЭВМ с точки зрения расчета сложных систем, например декодирования сколь угодно сложных шифров.

Как отметил заведующий лабораторией "Сверхпроводящие метаматериалы" "МИСиС" профессор Алексей Устинов, авторы нынешней работы, исследуя методом численного моделирования цепочки кубитов, обнаружили волны нового типа.

"Оказалось, что волны квантовых возбуждений в таких цепочках распространяются в виде профилей, сохраняющих с течением времени свою форму. Это очень красивый и неожиданный результат, который мы хотели бы обязательно проверить экспериментально, используя цепочки сверхпроводящих кубитов. Предсказанное нашими теоретиками явление может найти новые применения в квантовых схемах и метаматериалах на основе сверхпроводников", — отметил Устинов, слова которого цитируются в сообщении.

Исследователи полагают, что экспериментальное подтверждение обнаруженных эффектов приведет к важным продвижениям в области квантовых вычислений, в частности, для создания новых схем, которые можно использовать в работе квантовых компьютеров.
Лаборатория сверхпроводящих метаматериалов была создана в МИСиС в ноябре 2011 года в рамках мегагранта правительств России. Сегодня она является одним из ведущих научно-исследовательских центров России в области изучения теоретических и прикладных особенностей метаматериалов.

Источник: РИА Новости (http://ria.ru/science/20160728/1473021141.html#ixzz4HJSkVc8z)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Август 14, 2016, 18:29:50
Создан компактный перепрограммируемый квантовый компьютер

(https://icdn.lenta.ru/images/2016/08/02/15/20160802150017322/pic_b68a4a3d8ca6a3f90b2cf9b78711df5b.jpg)
Ионная ловушка с четырьмя электродами
Изображение: Emily Edwards


Физики из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США) создали небольшой компьютер, способный к перепрограммированию. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Компьютер, построенный учеными, состоит из пяти кубитов. Последние захвачены при помощи ионной ловушки и управляются лазером. Компьютер, как показали авторы, способен выполнять несколько различных квантовых алгоритмов.

Точность вычислений достигает 98 процентов, а переход к различным алгоритмам не требует аппаратных изменений устройства. Ученые допускают масштабируемость системы, в частности, подключение к ней нескольких аналогичных компьютеров, что позволит повысить вычислительный потенциал устройства.

В обычном компьютере информация представлена с помощью битов, которые могут принимать только одно из двух значений: 0 или 1. В квантовом компьютере понятие (классического) бита обобщается до квантового бита (кубита), и кроме одного из двух значений — 0 или 1 — кубит может принимать бесконечное число значений, являющееся квантовой суперпозицией базисных состояний 0 и 1. Квантовые устройства, как полагают специалисты, на порядки превосходят возможности современных вычислительных систем.

Источник: Lenta.Ru (https://lenta.ru/news/2016/08/04/quantumcomputer/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 19, 2016, 23:31:56
Физики «одели» квантовый компьютер в световую «смирительную рубашку»

Физики из Австралии сделали создание кремниевых квантовых компьютеров более близким к реальности, создав специальную «одежду» для кубитов на базе кремния и фосфора, защищающую их от помех, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology (http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2016.178.html).

(http://www.popmeh.ru/upload/iblock/798/798cf6e21c8235331ea171adbbd15b75.jpg)
Фото: Guilherme Tosi & Arne Laucht/UNSW

«Главная проблема квантовых компьютеров заключается в сохранении запутанности кубитов на достаточно долгое время для того, чтобы они могли провести вычисления. В прошлом мы уже создавали самый долгоживущий твердотельный кубит, а теперь улучшили этот показатель в 10 раз. «Одетый» кубит можно контролировать множеством способов, большинство которых просто нельзя использовать для их «раздетых» кузенов», — объясняет Андреа Морелло (Andrea Morello) из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее (Австралия).

Морелло и его коллега по университету Эндрю Дзурак уже несколько лет разрабатывают компоненты, необходимые для сборки полноценного квантового компьютера. Так, в 2010 году они создали квантовый одноэлектронный транзистор, а в 2012 году — полноценный кремниевый кубит на основе атома фосфора-31.
В 2013 году они собрали новую версию кубита, которая позволяла почти со 100% точностью считывать данные из него и оставалась стабильной очень долго. В октябре прошлого года Морелло и его команда сделали первый шаг к созданию первого кремниевого квантового компьютера, объединив два кубита в модуль, выполняющий логическую операцию ИЛИ.

Австралийским физикам удалось значительно улучшить работу подобных кубитов, «одев» их. Под «одеждой» для кубитов и прочих жителей микромира физики понимают электромагнитное поле, которое особым образом «склеивается» с ними. В роле источника этого поля, как правило, выступают частицы света, фотоны, испускаемые лазером в сторону кубита с определенной частотой.

Электрическое поле фотонов и кубит взаимодействуют таким образом, что мы, воздействуя на частицы света, можем менять и считывать свойства кубита, обращая внимание на то, как «расщепляются» уровни энергии фотонов при взаимодействии с квантовой ячейкой памяти.

Поэтому, собственно, подобная двухуровневая квантовая конструкция и называется «одеждой» — для того, чтобы «прочитать» или «записать» кубит, нам нужно взаимодействовать с его световой «оберткой», а не со спинами электрона или ядер, в которых хранится квантовая информация. Подобная одежда, как выяснили физики, защищает кубит от внешних помех и заметно продлевает ему жизнь.

Морелло и его коллеги придумали метод, который позволяет управлять работой созданного ими полупроводникового кубита на базе фосфора-31 при помощи подобной «одежды», используя импульсы микроволнового лазера.

Первые же опыты с подобными кубитами показали, что «упаковка» фосфорного кубита в световую «одежду» продлевает его жизнь в 10 раз — такие кубиты, по словам ученых, живут около 2−9 миллисекунд, чего достаточно для проведения очень серьезных вычислений. Вдобавок к этому, подобные кубиты, по словам австралийских физиков, проще объединять друг с другом и контролировать.

«К примеру, наш кубит можно контролировать, просто модулируя частоту микроволнового поля, примерно так же, как вы настраиваете FM-радио. Такое нельзя делать с «голыми» кубитами, для которых важен контроль амплитуды колебаний, подобно тому, как работает AM-радио. Эта особенность наших кубитов, в частности, объясняет то, почему они менее чувствительны к шуму — квантовая информация в них контролируется частотой колебаний, которая всегда остается четкой, тогда как амплитуда может меняться под действием внешних процессов», — заключает физик.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: digitalman от Октябрь 26, 2016, 17:52:26
Цитировать
Что я лично думаю о квантовых вычислениях.

Предположим 1 бит это двоичный разряд.
8 бит это байт, позволяющий использовать 256 значений/вариантов. (Этого достаточно для ASCII, включающиего в себя управляющие символы, десятичные арабские цифры, и английский алфавит. Кроме того в этот ASCII код без особых проблем можно включить кириллицу).

Два байта это слово - 16 бит, которое относительно легко загружается в любые триггерные 16-битные регистры, однако в современном мире на персональных компьютерах распространены в основном 32 и 64-ричные процессора от Intel и AMD.

Итак, 32 бита это 0ffffffffhex значений.

Все эти значения могут ОДНОВРЕМЕННО существовать в 32-кубитовом регистре.
Это означает, к примеру, что если у нас есть необратимая хеш функция разрядностью в 32 бита, то по введенному в подобный регистр хешу, мы сразу же получаем уникальный ключ-источник этой функции. Следовательно она становится обратимой. Причем мгновенно. В общем для разных MD5 (128-битные хеши) и тому подобных алгоритмов хеш функций (защищающий сигнатуры файлов от изменений к примеру или криптографически подписывающих различные финансовые транзакции - это ОЧЕНЬ плохая новость! :))))
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 26, 2016, 23:39:22
... это ОЧЕНЬ плохая новость! :))))

Действительно, результат квантовых вычислений получается мгновенно, исключая время ввода исходной информации и считывания результата. И именно поэтому квантовые вычисления развиваются столь стремительно.
Однако не всё так плохо (имея ввиду вскрытие шифрованных сообщений). Дело в том, что квантовыми методами можно не только производить вычисления, причём очень быстро, но и установить сам факт перехвата сообщения со 100% вероятностью. Т.е. длинное сообщение можно разбить на ряд маленьких фрагментов и передавать их по очереди. Если хотя бы один из фрагментов перехвачен, то получатель передаёт отправителю соответствующий признак, а далее отправитель просто гонит дезу. Таким образом, эта проблема вполне решаема. Конечно же, для этого необходимо использовать квантовый канал связи, основанный на обмене запутанными фотонами. Но это направление также стремительно развивается.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: john от Октябрь 27, 2016, 21:23:43
Все эти значения могут ОДНОВРЕМЕННО существовать в 32-кубитовом регистре.

Если я правильно понял, то все еще круче - достаточно одного кубита...
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: digitalman от Октябрь 29, 2016, 03:06:13
[q]Если я правильно понял, то все еще круче - достаточно одного кубита...[/q]
Цитировать
Не думаю. Дело в том что Кубит это суперпозиция состояний от нуля до единицы. Кубит отличается от бита тем, что одновременно представляет и нуль и единицу. Получается что пока классический компьютер в своих регистрах там чего-то вычисляет, Квантовый компьютер может все эти вычисления ( 8) :oна протяжении, скажем,тыщи классических вычислений лет) вычислить за неделю.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: john от Октябрь 29, 2016, 13:43:08
Не думаю. Дело в том что Кубит это суперпозиция состояний от нуля до единицы.

Да.

Цитировать
Кубит отличается от бита тем, что одновременно представляет и нуль и единицу.

Не совсем так. Состояние неопределенности, или, как ты сам написал выше - суперпозиция.

Цитировать
Получается что пока классический компьютер в своих регистрах там чего-то вычисляет, Квантовый компьютер может все эти вычисления (на протяжении, скажем,тыщи классических вычислений лет) вычислить за неделю.

Не буду спорить, мы тут еще не разобрались как это все работает и как именно вычисляет квантовый компьютер.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Январь 13, 2017, 16:23:32
Компания D-Wave открыла код вычислительного пакета для квантовых компьютеров

(https://3dnews.ru/assets/external/illustrations/2014/06/23/822671/sm.dwave-logo.600.jpg)

Компания D-Wave Systems (https://en.wikipedia.org/wiki/D-Wave_Systems), которая первой наладила промышленное производство предметно-ориентированных квантовых компьютеров (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80) и совместно с Google, NASA и USRA участвует в инициативе Quantum AI Lab (https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_Artificial_Intelligence_Lab), объявила (http://www.dwavesys.com/press-releases/d-wave-initiates-open-quantum-software-environment) об открытии исходных текстов пакета Qbsolv (https://github.com/dwavesystems/qbsolv), предназначенного для упрощения построения программ для квантовых компьютеров разработчиками без наличия специальной подготовки в области квантовой физики. Код открыт (https://github.com/dwavesystems/qbsolv) под лицензией Apache 2.0 и включает компоненты на языках Си и Python.

Ранее пакет Qbsolv уже был опробован некоторыми партнёрами D-Wave, а теперь открыт доступ для широкой публики и любой желающий может принять участие в его развитии. Открытие кода является частью стратегии D-Wave по созданию экосистемы разработчиков для квантовых компьютеров. В настоящее время не все компьютерные специалисты осознают потенциал технологий квантовых вычислений, Qbsolv делает (https://www.wired.com/2017/01/d-wave-turns-open-source-democratize-quantum-computing/) данные возможности осязаемыми и позволяет исследователям и практикам подключиться к разработке.

Qbsolv позволяет создавать высокоуровневые инструменты и приложения, опирающиеся на вычисления на квантовых компьютерах, не требуя понимания отвлечённых абстракций и принципов построения квантовых вычислений. Задействование квантовых систем позволяет ускорить решение больших и сложных математических проблем. В частности, Qbsolv предлагает систему для задействования квантовых компьютеров для выполнения квадратичных произвольных двоичных оптимизаций (Quadratic unconstrained binary optimization - QUBO (https://en.wikipedia.org/wiki/Quadratic_unconstrained_binary_optimization)), востребованных в системах машинного обучения.

Qbsolv позволяет решать большие проблемы оптимизации за счёт их разбиения на сегменты, которые по отдельности могут выполняться на квантовых процессорах D-Wave с последующей компоновкой результатов в итоговое решение. Сегментирование позволяет сократить время решения проблемы до 20 раз по сравнению с вычислением на квантовом процессоре задачи целиком. В качестве практических примеров уже созданных на базе Qbsolv приложений приводится система для предсказания эпилептических припадков за 20-40 минут до их появления у пациентов. Другим примеров является использование Qbsolv для сокращения времени и себестоимости производства за счёт выбора оптимальной стратегии группирования станков и деталей.

Источник: OpenNET (http://www.opennet.ru/opennews/art.shtml?num=45841)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Январь 26, 2017, 12:15:01
D-Wave начинает продажи квантовых компьютеров D-Wave 2000Q, назван первый заказчик

Как и ожидалось (http://www.ixbt.com/news/2016/09/21/d-wave-systems-2000.html), компания D-Wave Systems, специализирующаяся на разработке квантовых компьютеров и программного обеспечения для них, объявила о коммерческой доступности системы D-Wave 2000Q.

(http://www.ixbt.com/short/images/2017/Jan/2000Q.jpg)

Одновременно было названо имя первого покупателя D-Wave 2000Q. Квантовый компьютер приобрела компания Temporal Defense Systems, занимающаяся вопросами информационной безопасности.

Как утверждается, компьютер D-Wave 2000Q, конфигурация которого включает 2000 кубитов, способен справляться c задачами, неразрешимыми с помощью традиционных компьютеров из-за высоких требований к производительности. Разработчики утверждают, что в реальных приложениях D-Wave 2000Q превосходит классические серверы в 1000-10000 раз. Речь, в частности, идет о приложениях, в которых реализованы алгоритмы глубокого обучения.

Отгрузка компьютеров D-Wave 2000Q должна начаться в этом квартале.

Источник: D-Wave Systems (http://www.dwavesys.com/press-releases/d-wave%C2%A0announces%C2%A0d-wave-2000q-quantum-computer-and-first-system-order)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Февраль 23, 2017, 17:20:52
Кибернетики устроили поединок квантовых компьютеров

Американские физики, создавшие в прошлом году один из самых продвинутых квантовых компьютеров, провели первый сравнительный тест работы двух таких устройств.


(http://www.popmeh.ru/upload/iblock/ea2/ea2dd153586fddc00c5ad536546160ac.png)
Порядок расположения кубитов в квантовом компьютере IBM (слева) и квантовом компьютере Монро (справа)
Фото: Linke et al. / Arxiv 2017


Несмотря на то что две системы работают совершенно по-разному на квантовом уровне, их можно программировать одинаковым образом, не учитывая различия в «железе». Это позволило впервые сравнить работу одних и тех же квантовых алгоритмов на физически разных компьютерах. Конечно, это очень примитивные компьютеры, не способные соперничать с их обычными «кузенами», но эксперимент указал на то, что важно учитывать при проектировке больших квантовых вычислителей, поясняет Кристофер Монро (Christopher Monroe) из университета штата Мэриленд (США).

Квантовый компьютер Монро представляет собой набор из пяти связанных друг с другом кубитов на базе ионов иттербия, одного из самых популярных и хорошо изученных материалов для изготовления ячеек памяти и простейших вычислительных модулей подобных устройств.

Главным отличием компьютера Монро от всех остальных квантовых вычислителей является то, что его можно перепрограммировать прямо во время работы, не трогая его элементы. Монро и его коллеги добились этого, объединив кубиты в своеобразную «пентаграмму» и научившись управлять их состоянием и связями между ними при помощи лазеров и магнитных полей.

Второй компьютер, разработанный в компании IBM, работает по иным принципам, используя пять сверхпроводящих кубитов, собранных в «крест», и микроволновую систему управления их состояниями. Контроль над ним можно осуществлять еще проще — используя интерфейс, который инженеры «голубого гиганта» сделали доступным для любых пользователей глобальной сети.

Монро воспользовался свободным доступом к компьютеру IBM для того, чтобы впервые напрямую сравнить, насколько быстро и точно работают его квантовый компьютер и разработка американской компании.

Монро разработал набор «квантовых бенчмарков» — простых алгоритмов, позволяющих оценить точность и скорость работы компьютеров. К примеру, ученые создали на этих квантовых компьютерах универсальные логические вентили, способные исполнять все логические операции, а также несколько базовых алгоритмов по вычислению свойств материи и разложения чисел на множители.

Как оказалось, у каждого компьютера были свои плюсы: вычислитель Монро в некоторых случаях давал правильный результат примерно в два раза чаще, чем разработка IBM, однако квантовая система американской компании могла решать задачи примерно в тысячу раз быстрее, чем компьютер ученых из университета Мэриленда.

По мнению Монро, точность работы компьютера все же важнее, чем его скорость, так как уровень помех при их взаимодействии друг с другом будет расти все быстрее и быстрее при увеличении числа кубитов в компьютере. Поэтому нужно добиваться почти 100%-ной точности работы кубитов и только потом приступать к созданию крупных комбинаций из таких квантовых ячеек памяти.

С этим мнением согласна и IBM: ее инженеры уже обновили компьютер и повысили число связей между кубитами, что должно, по словам инженеров, повысить точность работы устройства. Дальнейшее повышение рабочих показателей позволит создавать «большие» квантовые компьютеры, пригодные для решения практически значимых задач.

Результаты эксперимента опубликованы в электронной библиотеке arXiv.org (https://arxiv.org/abs/1702.01852).
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Март 08, 2017, 13:56:05
IBM готовит первый коммерческий квантовый компьютер

Компания IBM объявила о первой в отрасли инициативе по созданию коммерчески доступных универсальных квантовых вычислительных систем. Квантовые системы и сервисы IBM Q будут доступны на облачной платформе IBM Cloud.

(http://www.ferra.ru/580x3000/images/499/499406.jpg)

Как отмечают разработчики, создание систем IBM Q позволит расширить сферу применения квантовых вычислений. Ключевым показателем станет мощность квантового компьютера, выраженная в "Quantum Volume" («квантовом объеме»). Она включает количество и связность кубитов, а также качество и параллелизм квантовых вычислений.

Согласно планам IBM, первым шагом по увеличению Quantum Volume станет создание в течение ближайших пяти лет коммерческой 50-кубитной системы IBM Q.

Система IBM Q разрабатывается с целью устранения наиболее показательных и комплексных проблем, которые не поддаются решению с помощью классических вычислительных систем. Ожидается, что одним из первых и наиболее перспективных приложений в сфере квантовых вычислений станет область химии. Квантовые приложения также смогут помочь в поиске лекарств, усилении искусственного интеллекта, финансовых сервисах, и тому подобном.

Источник: IBM (https://www-03.ibm.com)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: john от Март 08, 2017, 23:43:47
Попытался разобраться с квантовым алгоритмом Шора. Сломал мозг.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Март 09, 2017, 01:08:22
Попытался разобраться с квантовым алгоритмом Шора. Сломал мозг.

Не мудрено. Поскольку сначала нужно быть специалистом по криптографии, а уже потом - специалистом по квантовым вычислениям. Я даже и пробовать не стал. Времени жалко!
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Май 10, 2017, 19:43:14
В Китае начали работу над 20-разрядным квантовым компьютером

(http://www.gadgetblog.ru/wp-content/uploads/2017/05/1-3.jpg)

Многие компании мира сегодня стараются создать квантовые компьютеры, использующие фотоне суперпозиции и запутанности для обработки информации. Конечно, передовые китайские предприятия в индустрии электроники не остались в стороне. Недавно в сети появилась информация касаемо того, что корпорация Гугл начала трудиться над разработкой 50-разрядного квантового вычислительного устройства. Разряды или кубиты – это мельчайшие единицы хранения информации. А сегодня появилась весть из Поднебесной — там ученые местного института науки и техники из университета в Ханчжоу, тоже планируют до окончания текущего 2017 года создать мощный компьютер.

Уже известно, что в качестве основы специалисты берут 10-разрядную систему квантов, и обещают увеличить количество разрядов вдвое по окончанию работ. Новая система, которую будут использовать азиатские специалисты, основывается на применении отдельных квантов или фотонов, элементарных частиц. Также в систему будут использованы сверхпроводящие электронные системы (с нулевым сопротивлением) и искусственно охлажденные физиками атомы.

Разработчики сделали довольно таки громкое заявление касаемо увеличения возможностей квантового компьютера до 20-ти кубитов, однако, согласно предположениям аналитиков, уже в 2018-м эта система может быть расширена даже до 30 квантов! В минувшем, 2016-м году, который ознаменовался рядом технических открытий, физики сумели разработать канал получения отдельных квантов при помощи фотонных точек полупроводникового типа. В наши дни этот источник является главным поставщиком фотонов электрически программируемых систем, на основе которых разработана фотонная (квантовая) вычислительная машина.

В наше время 10-разрядный квантовый компьютер имеет невероятно мощную производительность, а если быть точным, то в 24000 раз превышает по скорости фотонную систему с пятью разрядами. И даже учитывая это, не стоит забывать, что 5-разрядная система тоже демонстрировала невероятно большие показатели по мощности и скорости обработки данных. Сами физики и механики отмечают, что строение вычислительной системы дает возможность расширить ее буквально до какого угодно числа применяемых фотонов.

«Согласно тому, как будет увеличиваться число разрядов, мощность компьютера усилится по показательной функции — экспоненте. Мы собираемся в будущем году построить 30-разрядную систему, которая сможет тягаться с мощнейшим классическими персональными компьютерами», — подчеркивают китайские специалисты.

Источник: GadgetBlog (http://www.gadgetblog.ru/v-kitae-nachali-rabotu-nad-20-razryadnyim-kvantovyim-kompyuterom/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+gadgetblog_ru+%28GadgetBlog.ru%29)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Май 20, 2017, 14:09:36
IBM рассказала о своих самых новых квантовых процессорах

Компания IBM объявила о том, что она построила и успешно протестировала два новых и самых мощных универсальных квантовых процессора.

Система на основе первого будет доступна разработчикам, исследователям и программистам для изучения квантовых вычислений посредством платформы IBM Cloud. Второй — новый прототип коммерческого квантового процессора, который станет основой для первых коммерческих систем в рамках инициативы IBM Q.

IBM Q — первая в отрасли инициатива по созданию коммерчески доступных универсальных квантовых вычислительных систем для научных приложений и сферы бизнеса.

(http://www.ixbt.com/short/images/2017/May/34662903516_91d03f1b1a_k.jpg)

Процессор, который ляжет в основу системы, доступной для разработчиков и учёных, состоит из 16 кубитов, а прототип коммерческого квантового процессора содержит 17 кубитов и является самым производительным квантовым процессором IBM на сегодняшний день.

Отметим, что компания D-Wave в начале этого года начала продажи квантовых компьютеров 2000Q, включающих 2000 кубитов, однако процессоры этой компании используют иные принципы работы и не подходят для универсальных вычислений.

Отдельно IBM рассказала о новой метрике Quantum Volume, которую она применила для описания характеристик вычислительной мощности систем. Quantum Volume учитывает количество и качество кубитов, связность каналов и количество ошибок в операциях. В ближайшем будущем IBM планирует существенно улучшить показатели Quantum Volume и довести количество кубитов в одном процессоре до 50 и выше.

Источник: IBM (http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/52403.wss)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Май 27, 2017, 15:19:57
Российский квантовый центр запустил первый в мире квантовый блокчейн

(http://www.rqc.ru/upload/iblock/ee7/ee7ac2f0cae8a6f0e21dd49925004121.jpg)

Ученые Российского квантового центра впервые в мире разработали и проверили на практике технологию «квантового блокчейна» – защищенного методами квантовой криптографии способа распределенного хранения и верификации финансовых, коммерческих и любых других данных. Статья с результатами эксперимента выложена на сервере препринтов ArXiv.org.

О технологии блокчейна, которую 10 лет назад считали не более чем малопонятной забавой компьютерных гиков, сегодня говорят практически все в мире. Блокчейн появился как «побочный продукт» появления криптовалют – создателям цифровых денег необходимо было исключить возможность мошенничества, например, сделать так, чтобы одной и той же виртуальной монетой нельзя было расплатиться дважды.

В случае с обычными деньгами таким гарантом служит государство в лице центробанка и вся банковская система в целом.

Создать банковскую структуру для криптовалют практически невозможно, поэтому ее роль играет блокчейн – децентрализованная распределенная база данных, которую невозможно «хакнуть», поскольку ее копии хранятся на миллионах компьютерах по всему миру. Каждая сделка с криптовалютой записывается в файл – «блок», который удостоверяется с помощью цифровых подписей сторон. На основе данных о сделке с помощью сложных (несимметричных) математических операций вычисляется идентификатор операции, и блок дописывается в конец цепочки из предыдущих блоков. Копия этой цепочки хранится на компьютерах всех участников системы, и поменять их везде невозможно. При попытке провести операцию с той виртуальной монетой значения идентификаторов в блоках не сойдутся, и он не будет принят.

Технология блокчейна позволяет обойтись без громоздкой централизованной структуры верификации и управления данными, обойтись без посредников и третейских судей, которые контролируют честность сделки и наказывают за мошенничество. Футурологи полагают, что на базе блокчейна будет создана экономика будущего – без арбитражных судов, банков и налоговой полиции, поскольку честность каждого контрагента будет удостоверяться такой распределенной системой. О перспективах использования блокчейна говорят представители Центробанка РФ, глава Сбербанка Герман Греф (https://riarealty.ru/mortgage_news/20170526/408621487.html) и многие другие.

Но нельзя сказать, что будущее блокчейна безоблачно. Существует серьезная опасность, что появление квантового компьютера легко взломает те математические задачи, на которых сегодня базируется защита блокчейна. Поэтому необходимо заранее предусмотреть средства защиты – одним из них может стать квантовая криптография, которая позволяет защитить целостность данных в блокчейнах.

Группа исследователей в РКЦ разработала платформу блокчейна, в рамках которой можно использовать квантовое распределение ключей – то есть квантовую криптографию. При определенных конфигурациях сети это позволяет отказаться от элементов блокчейна, которые уязвимы к атакам с помощью квантового компьютера. Наличие у участников сети квантовых коммуникаций предъявляет дополнительные требования при добавлении нового блока в цепочку. Таким образом, квантовый блокчейн обеспечивает защиту от атак с помощью квантового компьютера.

Это делает российский блокчейн невзламываемым даже для российских хакеров. Разработка была протестирована на гетерогенной сети квантовых коммуникаций, созданный РКЦ с использованием линий «Газпромбанка». В сети с тремя узлами был продемонстрирован метод формирования блоков.

На базе сочетания сетей квантовых коммуникаций и блокчейн-технологий предполагается разрабатывать целый класс различных продуктов для распределенного хранения данных и ведения распределенных баз данных. Они могут быть внедрены в уже существующих сетях квантовых коммуникаций. По прогнозам экспертов на основе блокчейнов к середине 2020-х годов будет создаваться порядка $62 трлн услуг. При этом эффект от нашей разработки может многократно увеличить объем рынка. Важно также, что эта технология создана и впервые опробована в России в реальных жизненных условиях.

Источник: Российский квантовый центр (http://www.rqc.ru/news/?ELEMENT_ID=1270)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 02, 2017, 15:11:07
Физики из Канады и России создают многомерный квантовый компьютер

(https://cdn2.img.ria.ru/images/149746/07/1497460711.jpg)
© Фото : Университет ИТМО

Физики из России и Канады создали первый кремниевый чип, способный и хранить в себе, и манипулировать многомерными кубитами, элементарными ячейками квантовой памяти, что позволит упростить архитектуру квантовых компьютеров и ускорить их создание, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature (http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature22986).

"На данный момент мы научились управлять десятью частотами. В системе из двух фотонов это обеспечило стомерность квантовых состояний. Повышая точность изготовления резонатора и электроники, отвечающей за разложение спектра, можно будет работать почти с сотней различных цветов. Именно такая тонкая настройка позволит нарастить число квантовых состояний системы", — рассказывает Роберто Морандотти (Roberto Morandotti), профессор Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.

Кубиты представляют собой одновременно ячейки памяти и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в вычислительную систему позволяет очень быстро решать математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи перебора заняло бы время, сопоставимое со сроками жизни Вселенной.

Как рассказал РИА "Новости" Алексей Устинов, один из ведущих ученых Российского квантового центра, физики быстро научились изготавливать одиночные кубиты, способные жить достаточно долго для ведения вычислений. С другой стороны, попытки объединить несколько кубитов сталкиваются с большими трудностями из-за того, что записать и считать данные из них не так просто, как изначально казалось.

По этой причине многие ученые, в том числе и ряд физиков из России, идут иным путем — они не соединяют несколько кубитов в единую сеть, а пытаются "утрамбовать" большое количество ячеек квантовой информации внутри одного кубита. Условно говоря, такие кубиты, которые ученые называют кудитами или кутритами, могут хранить в себе не один спектр значений, а два, три или даже больше.

(https://hi-news.ru/wp-content/uploads/2017/06/komp-650x394.jpg)

Морандотти и его коллеги из зарубежных вузов и научных учреждений нашли радикальное решение этой проблемы, создав чип, позволяющий "утрамбовывать" практически неограниченное количество квантовых данных в пары запутанных фотонов и считывать их при необходимости.

Этот чип, как рассказывают ученые, представляет собой микрорезонатор — полое кремниевое кольцо, внутри которого свет будет двигаться по кругу, отражаясь от стенок. Чип можно построить таким образом, что определенные импульсы будут усиливаться, а другие — гаситься, что и позволяет получать лазерные импульсы с "гребенчатым" спектром, который удобно использовать для кодирования отдельных ячеек памяти.

Благодаря этому количество значений, кодируемых в подобном световом кубите, будет зависеть только от того, насколько точно приборы смогут видеть эту световую "расческу" и различать ее отдельные "зубья".

Помимо создания квантовых компьютеров, подобные резонаторы и системы кодирования сигнала можно применять и для других целей — передачи запутанных фотонов на большие расстояния и работы сверхточных квантовых линеек. В качестве демонстрации ученые выработали пары запутанных фотонов и передали их на расстояние в 24 километра, используя обычное оптическое волокно.

Главной проблемой подобных многоуровневых кубитов, как признают физики, является то, что частицы света могут периодически теряться при передаче на большие расстояния, что накладывает жесткие ограничения на максимальное число частиц, способных одновременно участвовать в вычислениях. С другой стороны, данная проблема нивелируется тем, что ученые теперь могут обходить это ограничение, повышая уровень многомерности кубитов.

"Объединив на одном чипе генерацию многомерных запутанных фотонов с их сверхбыстрой обработкой, мы показали, что квантовыми системами можно управлять посредством стандартных телекоммуникационных элементов, таких как модуляторы и частотные фильтры. Это упростит развитие и распространение технологии", — заключает Хосе Азана (Jose Azana), коллега Морандотти по Национальному исследовательскому научному институту Канады в Квебеке.

Источник: РИА Новости (https://ria.ru/science/20170628/1497461077.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 15, 2017, 14:04:07
Физики из России и США создали первый 51-кубитный квантовый компьютер

(https://cdn5.img.ria.ru/images/149847/62/1498476250.png)
© Serious science (https://www.youtube.com/watch?v=Sp4Vpiiay7Y)

Российские и американские ученые, работающие в Гарварде, создали и проверили первый в мире квантовый компьютер, состоящий из 51 кубита. Устройство пока является самой сложной вычислительной системой такого рода, заявил профессор Гарвардского университета, сооснователь Российского квантового центра (РКЦ) Михаил Лукин.

Физик сообщил об этом, выступая с докладом на Международной конференции по квантовым технологиям ICQT-2017, которая проводится под эгидой РКЦ в Москве. Это достижение позволило группе Лукина стать лидером в гонке по созданию полноценного квантового компьютера, которая неофициально проходит уже несколько лет между несколькими группами ведущих физиков мира.

Квантовые компьютеры представляют собой особые вычислительные устройства, чья мощность растет экспоненциальным образом благодаря использованию законов квантовой механики в их работе. Все подобные устройства состоят из кубитов — ячеек памяти и одновременно примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе спектр значений между нулем и единицей.

Сегодня существует два основных подхода к разработке подобных устройств — классический и адиабатический. Сторонники первого из них пытаются создать универсальный квантовый компьютер, кубиты в котором подчинялись бы тем правилам, по которым работают обычные цифровые устройства. Работа с подобным вычислительным устройством в идеале не будет сильно отличаться от того, как инженеры и программисты управляют обычными компьютерами. Адиабатический компьютер проще создать, но он ближе по принципам своей работы к аналоговым компьютерам начала XX века, а не к цифровым устройствам современности.

В прошлом году сразу несколько команд ученых и инженеров из США, Австралии и ряда европейских стран заявляли о том, что они близки к созданию подобной машины. Лидером в этой неформальной гонке считалась команда Джона Мартиниса из компании Google, разрабатывающая необычный "гибридный" вариант универсального квантового вычислителя, сочетающего в себе элементы аналогового и цифрового подхода к таким расчетам.

Лукин и его коллеги по РКЦ и Гарварду обошли группу Мартиниса, которая, как рассказал Мартинис РИА Новости, сейчас работает над созданием 22-кубитной вычислительной машины, используя не сверхпроводники, как ученые из Google, а экзотические "холодные атомы".

Как обнаружили российские и американские ученые, набор атомов, удерживаемых внутри специальных лазерных "клеток" и охлажденных до сверхнизких температур, можно использовать в качестве кубитов квантового компьютера, сохраняющих стабильность работы при достаточно широком наборе условий. Это позволило физикам создать пока самый большой квантовый вычислитель из 51 кубита.

Используя набор подобных кубитов, команда Лукина уже решила несколько физических задач, чрезвычайно сложных для моделирования при помощи "классических" суперкомпьютеров. К примеру, российские и американские ученые смогли просчитать то, как ведет себя большое облако частиц, связанных между собой, обнаружить ранее неизвестные эффекты, возникающие внутри него. Оказалось, что при затухании возбуждения в системе могут остаться и удерживаться фактически бесконечно некоторые типы колебаний, о чем раньше ученые не подозревали.

Для проверки результатов этих вычислений Лукину и его коллегам пришлось разработать специальный алгоритм, который позволил провести аналогичные расчеты в очень грубом виде на обычных компьютерах. Результаты в целом совпали, это подтвердило, что 51-кубитная система ученых из Гарварда работает на практике.
В ближайшее время ученые намерены продолжить эксперименты с квантовым компьютером. Лукин не исключает, что его команда попытается запустить на нем знаменитый квантовый алгоритм Шора, который позволяет взломать большинство существующих систем шифрования на базе алгоритма RSA. По словам Лукина, статья с первыми результатами работы квантового компьютера уже была принята к публикации в одном из рецензируемых научных журналов.

Источник: РИА Новости (https://ria.ru/science/20170714/1498476410.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 28, 2017, 22:24:58
В Китае появится специальный квантовый мессенджер для чиновников

(http://onegadget.ru/images/2017/07/1-100.jpg)

Уже не один год в Китае ученые ведут разработки в области квантовой криптографии, внедряя их во все сферы жизни. Поэтому уже вскоре свет увидит первый мессенджер, защищенный от различных взломов, предназначенный для китайского правительства. С помощью него чиновники смогут обговаривать рабочие моменты, не боясь утечки информации. Ведь слежка за высшими органами власти любой страны – дело распространенное.

Все нужные тестирования мессенджер прошел на базе института квантовых технологий еще в июле и не выявив ошибок, разработчики готовы запустить его уже в августе. Для начала приложение получат двести чиновников и военных, которые находятся в городе Цзинань. А при попытке взлома сеть будет обрываться, оставляя ни с чем злоумышленника.

Еще один пример китайской успешной разработки в сфере квантовой технологии произошел летом прошлого года. Китай отправил свой спутник в космос, использующий квантовую связь, а через год он смог дать обратный ответ на Землю, отослав данные на китайские станции. Следующий шаг Китая направлен на создание компьютера с помощью квантовых технологий.

Источник: OneGadget (http://onegadget.ru/og/38822)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Август 29, 2017, 19:46:44
IEEE берется стандартизовать термины в области квантовых вычислений

Упоминания о квантовых вычислениях время от времени встречаются в новостях, и хотя пока разработки находятся в начальной стадии, а до массового практического внедрения технологии еще далеко, отраслевые организации IEEE и IEEE Standards Association (IEEE-SA) недавно объявили о запуске проекта IEEE P7130—Standard for Quantum Computing Definitions. Его цель — определение единой терминологии квантовых вычислений, которая облегчит взаимодействие специалистов, работающих в этой в области.

(http://www.ixbt.com/short/images/2017/Aug/quantum-computing-super-atom.jpg)

Членам группы IEEE P7130 предстоит выработать и стандартизовать термины нового направления. Предполагается, что стандартизация терминов не только устранит возможную путаницу, но расширит круг тех, кто может быть вовлечен в разработку квантовых компьютеров и заинтересован в их использовании, включая создателей аппаратных и программных средств, математиков, физиков, инженеров, специалистов в области материаловедения, метеорологии, биологии и генетики.

Источник: IEEE Standards Association (http://standards.ieee.org/news/2017/ieee_p7130.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 07, 2017, 23:22:48
Австралийцы построят квантовый компьютер нового типа

Австралийский учёные предложили принципиально новый дизайн кубита и расчитывают на его основе создать первый квантовый компьютер, рассчитанный на массовое производство.

(https://images1.popmeh.ru/upload/img_cache/dcf/dcfe281ec2baebb397279d4914e2a503_ce_778x415x123x0_cropped_800x427.jpg)

Чтобы квантовый компьютер стал практически применимой технологией и обошел обычные суперкомпьютеры, нужно построить квантовый компьютер, состоящий из большого количества кубитов — квантовых разрядов. Состояние каждого из них нужно уметь в любой момент измерить и изменить. Обычно кубиты делают из отдельных атомов и групп атомов, заставляя их замирать на месте в лазерных ловушках и манипулируя их характеристиками с помощью лазера или магнитного поля.

Квантовый компьютер выполняет вычисления за счёт связи кубитов друг с другом. Когда меняется состояние одного, меняется состояние нескольких связанных с ним. В квантовых компьютерах, кубитами которых служат отдельные атомы в лазерных ловушках, кубиты должны находиться очень близко один к другому, чтобы эта связь сохранялась; расстояние обычно не превышает 50 диаметров самого атома. Делать рабочие системы из многих атомов, так близко расположенных друг к другу — очень сложная инженерная задача.

Австралийские учёные предложили делать кубиты из атомов фосфора, спрятанных в кремниевой пластине. В модели, предложенной Гильемо Тоси (Guilherme Tosi), логические значения 0 и 1 кодируются парой ядро-электрон: когда их спины совпадают, значение кубита равно 1, когда противоположны — нолю. Манипулировать спином электрона предлагается при помощи электрического поля, создаваемого контактами на поверхности кремниевой пластины. Это проще, чем манипуляции с лазерами и магнитными полями, утверждают авторы работы, опубликованной в Nature Communications. Такие кубиты (Тоси называет их «перевёртышами», flip-flop qubit) можно располагать на относительно большом расстоянии друг от друга.

В августе авторы работы зарегистрировали компанию Silicon Quantum Computing Pty Ltd — первую в своём роде в Австралии. Её цель — дальнейшая разработка идеи фосфорно-кремниевого квантового компьютера. Инвесторами компании стали правительство Австралии, правительство штата Новый Южный Уэльс, университет штата, банк Commonwealth Bank of Australia и телекоммуникационная компания Telstra; проект уже получил инвестиции в размере около 80 миллионов долларов.

Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 18, 2017, 14:16:45
Квантовый компьютер рассчитал структуру гидрида бериллия

(https://nplus1.ru/images/2017/09/14/2bf65ac852b18b539bcaaaf13fb0255e.png)
A. Kandala et al./ Nature, 2017

С помощью квантового компьютера из семи кубитов американские физики из IBM рассчитали энергетические структуры нескольких химических молекул, в том числе и сложнейшую на данный момент для квантовых компьютеров структуру гидрида бериллия. Исследование опубликовано (https://www.nature.com/nature/journal/v549/n7671/full/nature23879.html) в Nature.

Квантово-химические расчеты и моделирование структуры химических молекул (пусть и самых простых) — та область, в которой квантовые компьютеры могут использоваться уже сейчас. При этом по скорости вычислений они уже могут превосходить традиционные численные методы, используемые для минимизации энергии при расчете гамильтониана, такие как, например, метод Монте-Карло. Трудности классических методов связаны либо с необходимостью точно решить задачу взаимодействия нескольких фермионов, либо с проблемой знака (https://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_sign_problem) (для того, чтобы получить точное близкое к нулю значение, необходимо проинтегрировать очень быстро осциллирующую вокруг нуля функцию, на что большинству методов просто не хватает точности). К настоящему моменту с помощью квантовых компьютеров уже были рассчитаны структуры простейших соединений, состоящих, правда, пока только из элементов первого периода — водорода и гелия.

В своей новой работе физики из IBM, с помощью квантового компьютера смоделировали энергетическую структуру двух- и трехатомных молекул, включающих в себя уже элементы второго периода. В том числе, самую сложную на сегодняшний день структуру гидрида бериллия BeH2. Для этого были использованы сверхпроводниковый квантовый процессор и система из семи кубитов, связанных между собой сверхпроводниковыми резонаторами. Оптимизация этой компьютерной схемы позволила решить задачу для более ста членов разложения в уравнении Паули, необходимых для описания основного энергетического состояния фермионов. Предложенная исследователями архитектура состояла из трех основных блоков: с помощью первого блока были получены базовые оценки для основного энергетического состояния, второй блок отвечал за кодирование фермионных гамильтонианов, а третий — использовался для стохастической оптимизации, которая приводила к дальнейшей минимизации энергии. При этом в силу симметрии спиновых орбиталей при взаимодействии, число кубитов в квантовом компьютере, непосредственно использующихся для их моделирования, было сокращено с восьми до шести.

(https://nplus1.ru/images/2017/09/15/53ddcbc2da8ff0a7b04ff5c826f2a4e7.png)
Кривые потенциальной энергии для молекул водорода (a), гидрида лития (b) и гидрида бериллия (c). Точками показаны кривые, полностью полученные с помощью квантового компьютера. Кривыми — точный расчет с использованием части данных квантовых вычислений.
A. Kandala et al./ Nature, 2017


В качестве наглядного результата моделирования, ученые представили кривые зависимости потенциальной энергии от расстояния в молекулах водорода, гидрида лития и гидрида бериллия. Полученные данные физики сравнили с точным расчетом для основного состояния. Найденные отклонения от кривой для точного расчета ученые объясняют декогеренцией и недостаточной глубиной при расчетах базового энергетического состояния. Помимо моделирования структур отдельных молекул, физики показали, что предложенная ими архитектура квантового компьютера может использоваться и для достаточно точного расчета квантово-магнитных систем.
Опубликованная работа показала, что, несмотря на некоторые неточности, которые пока присутствуют в результатах, перспективы использования квантовых компьютеров для расчета структуры химических молекул действительно весьма многообещающие. В качестве основных способов дальнейшего усовершенствования квантово-компьютерных систем ученые называют увеличение времени когеренции и улучшение связи между отдельными кубитами.

Квантово-химические расчеты — не единственный пример успешного использования квантовых компьютеров. Так, недавно немецкие ученые использовали (https://nplus1.ru/news/2016/06/23/quantum-computer) квантовый компьютер для моделирования физики высоких энергий.

Источник: N+1 (https://nplus1.ru/news/2017/09/15/quantum-computer-simulation)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 19, 2017, 17:58:29
Алмазный «револьвер» защитит линии квантовой связи

(https://scientificrussia.ru/data/auto/material/big-preview-odnofotonnaya_duel.png)

Исследователи из Московского физико-технического института и Университета Зигена объяснили механизм генерации одиночных фотонов в алмазных диодах. Результаты работы (http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.8.024031), опубликованной в одном из ведущих физических журналов Physical Review Applied, открывают путь к созданию быстрых однофотонных источников для квантовых линий связи и квантовых компьютеров будущего.

Работа устройств на уровне одиночных фотонов открывает возможность создания принципиально новых систем для коммуникаций и вычислений, начиная от аппаратных генераторов истинно случайных чисел (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80_%D1%81%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%B5%D0%BB) до квантовых компьютеров (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80). Пожалуй, самой востребованной квантовой технологией сегодня является квантовая связь. Методы квантовой криптографии (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%BF%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F), опирающиеся на законы квантовой физики, позволяют защитить передаваемые данные так, что их фундаментально невозможно будет перехватить, не важно какими устройствами обладает злоумышленник, пусть даже и сверхмощным квантовым компьютером. Однако практическая реализация линий квантовой связи и других квантовых устройств требует эффективной генерации одиночных фотонов.

С практической точки зрения необходимо, чтобы источники одиночных фотонов работали при комнатной температуре и от электрической накачки, т. е., проще говоря, в нормальных условиях и от батарейки. Несмотря на очевидность этих требований, соблюсти их оказывается крайне сложно. Во-первых, все квантовые системы не любят высокие температуры, а это означает, что для их охлаждения требуется холодильник или криостат, охлаждающий их по крайней мере до температуры жидкого гелия, а то и ещё ниже — до нескольких милликельвинов, что составляет приблизительно −273 градуса по шкале Цельсия. Хотя использование таких установок у физиков уже вошло в привычку, едва ли в ближайшее время удастся создать подобный холодильник стоимостью в несколько долларов, а значит стоит забыть о массовом использовании подобных квантовых систем. Во-вторых, сама концепция квантовых систем подразумевает, что они практически не взаимодействуют с окружающим миром, по крайней мере неконтролируемо. Примером такой системы служит одиночный атом в камере с разреженным газом. Тем не менее, несмотря на то, что его взаимодействие с окружающей средой практически отсутствует, физики могут управлять его электронными состояниями, облучая камеру лазером и тем самым заставляя атом излучать одиночные фотоны. Однако накачивать электрически такую квантовую систему не представляется возможным. Активные исследования в области квантовой оптики и квантовой электроники в последние два десятилетия показали, что не только атомам газов, но и даже полупроводниковым структурам, таким как квантовые точки, не под силу справиться с задачей эффективной работы от электрической накачки при комнатной температуре, в то время как многие другие другие материалы просто не проводят ток.

Выходом из сложившейся тупиковой ситуации довольно неожиданно стал алмаз — материал с очень необычными свойствами на стыке полупроводников и диэлектриков. Оказалось, что в алмазе центры окраски — точечные дефекты в кристаллической решётке, возникающие при случайном попадании или направленной имплантации в алмаз посторонних атомов — могут выступать в роли квантовых систем и показывать превосходные излучательные характеристики. Более того, удалось продемонстрировать, что при пропускании тока эти квантовые системы могут излучать одиночные фотоны. Однако физика происходящего процесса была неизвестна и не было понятно, что нужно делать, чтобы создать на основе центров окраски быстрые и эффективные источники.

В своей работе физики из МФТИ (https://mipt.ru/) и Университета Зигена (http://www.uni-siegen.de/start/index.html.en?lang=en) установили механизм однофотонного излучения NV-центров в алмазе при пропускании тока и определили, что влияет на динамику излучения фотонов. Согласно их исследованиям, процесс можно разделить на три стадии: (1) захват электрона центром окраски, (2) захват дырки (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%8B%D1%80%D0%BA%D0%B0) (или, что то же, отдача электрона), (3) переход между электронными уровнями в центре окраски, которые вместе формируют механизм, похожий на принцип действия револьвера. Представим, что выстрел — это излучение одиночного фотона. Чтобы выстрелить, нужно сначала большим пальцем взвести курок (дефект должен захватить электрон). Затем нужно нажать на спусковой крючок. Это запускает спусковой механизм, и курок, обретя импульс, ударяет по капсюлю патрона. Именно этому «обратному» ходу курка и соответствует захват дырки центром окраски в алмазе. Далее заряд в капсюле взрывается, поджигает порох и под действием пороховых газов вылетает пуля. Аналогичным образом дырка в центре окраски испытывает переходы между возбуждёнными уровнями и основным уровнем, в результате чего происходит эмиссия фотона. Затем всё повторяется по тому же сценарию за одним лишь исключением: нам не нужен новый патрон, центр окраски может излучить сколько угодно фотонов по одному за раз.

На практике очень важно получать фотоны именно в моменты времени, когда они нужны, поскольку после генерации фотоны улетают со скоростью света. «Вспомните ковбойские дуэли в вестернах. Например, два стрелка начинают стрелять строго по бою часов. Побеждает обычно тот, кто выстреливает первым. Ценой за промедление является жизнь. Точно так же для квантовых устройств жизненно важно генерировать фотоны «по требованию» в строго определённые моменты времени», — говорит Дмитрий Федянин. В своей работе исследователи показывают, что определяет время отклика алмазного однофотонного источника, т. е. через какое время он может излучить фотон, и какова вероятность испустить ещё один фотон через время τ после испускания первого. Оказывается, что этими временами можно управлять и на порядки улучшать их как путём изменения характеристик алмаза, например при помощи легирования, так и контролируя концентрации инжектированных в алмаз носителей заряда. Кроме того, по словам Дмитрия Федянина, помещая центр окраски в разных областях алмазного диода, можно управлять начальным состоянием центра окраски, подобно тому как стрелки предварительно взводят курок, чтобы быстрее выстрелить, или ставят револьвер на предохранитель.

Предложенная исследователями физическая модель отвечает на фундаментальные вопросы о поведении центров окраски в алмазе. Разработанная теория не только качественно объясняет, но и количественно воспроизводит недавние экспериментальные результаты. Это открывает путь к созданию практичных источников однофотонного излучения с заданными характеристиками, что необходимо для реализации устройств квантовой информации, таких как защищённые линии связи на основе квантовой криптографии.

Источник: Научная Россия (https://scientificrussia.ru/news/almaznyj-revolver-zashchitit-linii-kvantovoj-svyazi)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 27, 2017, 17:50:40
Microsoft разрабатывает язык программирования для квантовых компьютеров

Когда в 1976 году появился один из первых персональных компьютеров Altair 8800, компания Microsoft выпустила для него интерпретатор языка BASIC. В момент, когда отрасль стоит на пороге возможной революции в компьютерах, связанной с квантовыми вычислениями, разработчик Windows хочет не отстать от времени и уже готовит новый язык программирования.

(http://www.ixbt.com/short/images/2017/Sep/Untitled-1_005.jpg)

У этого языка пока нет даже названия. Фундаментом для него служат многолетние исследования Майкла Фридмена (Michael Freedman), посвященные аппаратному и программному аспекту «топологического квантового компьютера».

Ожидается, что внедрение квантовых вычислений радикально улучшит работу приложений искусственного интеллекта, например, многократно ускорит обучение персонального помощника Cortana, и откроет пути решения математических задач, ранее считавшихся нерешаемыми. Новый язык программирования позволит эффективно воплощать алгоритмы в расчете на использование соответствующих аппаратных ресурсов.

Отметим, что Microsoft работает не только над языком программирования, но и над аппаратной частью компьютера.



Источник: Microsoft (https://news.microsoft.com/features/new-microsoft-breakthroughs-general-purpose-quantum-computing-moves-closer-reality/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: john от Сентябрь 27, 2017, 21:13:54
Видео посмотрел, но ничо не понял...
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 27, 2017, 22:18:36
Видео посмотрел, но ничо не понял...

А что там понимать, это же как всегда у Microsoft - квантовые вычисления для домохозяек!  :D
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Ноябрь 11, 2017, 22:56:40
IBM объявила о новой вехе в создании квантового компьютера

Корпорация IBM объявила о новом этапе в создании квантового компьютера, передает Associated Press (http://www.ap.org/).

(http://pop.h-cdn.co/assets/17/45/980x490/landscape-1510347351-ibm.jpg)

Руководитель направления квантовых компьютеров IBM Дарио Гил сообщил, что разработчики создали работающий прототип вычислительной машины мощностью 50 кубитов (квантовых битов).

Как уточняет TechCrunch, в IBM не сообщили, когда такой квантовый компьютер будет доступен для коммерческого использования. Издание также сообщает, что IBM анонсировала доступ к 20-кубитным квантовым вычислениям через облачный сервис.

В мае 2016 года корпорация запустила (http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/49661.wss) облачный сервис IBM Quantum Experience. Он дает доступ к вычислениям мощностью пять кубитов.

Технологии квантовых вычислений находятся на начальном уровне разработки. В них используются квантовомеханические явления, такие как суперпозиция (https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%8F&oldid=87839290) и запутанность (https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B7%D0%B0%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C&oldid=88635341). Полноценный квантовый компьютер пока не создан.

Источник: IBM (https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/53374.wss)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Ноябрь 27, 2017, 00:23:35
Японцы создали квантовый компьютер, не использующий кубиты и способный работать при комнатной температуре

Квантовые компьютеры — вещь крайне специфическая. И дело даже не в том, что подобные устройства подходят далеко не для всех задач и не в том, что технология находится в зачаточном состоянии. Достаточно сказать, что далеко не все существующие квантовые компьютеры можно сравнивать между собой по каким бы то ни было параметрам хотя бы потому, что в основе разных ПК лежат совершенно разные технологии.

Однако именно это, наверное, и подогревает интерес к данной сфере. Правда, в большинстве случаев квантовые ПК доступны лишь огромным компаниям. А вот японская фирма Nippon Telegraph and Telephone Company уже с завтрашнего дня сделает доступным свой прототип квантового суперкомпьютера условно для всех желающих. Как и в других подобных случаях, доступ к ПК будет возможен благодаря облачным технологиям.

(http://www.ixbt.com/short/images/2017/Nov/qdSjzdDaSJakF23t.jpg)

Но в данном случае интересно даже не это. Дело в том, что решение японской компании не использует привычные для данного сегмента кубиты. Вместо этого учёные использовали метод линейных оптических квантовых вычислений. Суть этого метода заключается в использовании фотонов в качестве носителей информации. Кроме прочего, это позволяет компьютеру стабильно и круглосуточно работать при комнатной температуре, тогда как для более классического квантового ПК необходимы сверхнизкие температуры. Более того, тогда как энергопотребление привычных квантовых ПК может достигать нескольких тысяч киловатт, разработка японцев требует лишь 1 кВт мощности, что сравнимо с очень производительным игровым ПК или рабочей станцией.

Источник: Nikkei (https://asia.nikkei.com/Tech-Science/Tech/Japan-enters-quantum-computing-race-and-offers-free-test-drive)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Декабрь 12, 2017, 17:34:10
Квантовое будущее: Microsoft выпускает бесплатную предварительную версию пакета средств разработки Quantum Development Kit

Вы хотите научиться программировать на квантовом компьютере? Теперь для этого есть специальный пакет средств разработки.

(http://i053.radikal.ru/1712/7b/a2be1c6aa969.jpg)
Эти люди возглавляют действия Microsoft в области квантовых вычислений (слева направо): Чарльз Маркус, Криста Свор, Лео Коуэнховени и Майкл Фридман. Фото Брайана Смэйла.

Microsoft выпускает бесплатную предварительную версию пакета средств квантовой разработки Quantum Development Kit, включающего язык программирования Q#, эмулятор квантовых вычислений и другие ресурсы для людей, желающих начать писать приложения для квантового компьютера. Q# — совершенно новый язык программирования, созданный специально для квантовых вычислений.

Пакет Quantum Development Kit, анонсированный на конференции Microsoft Ignite в сентябре, ориентирован на разработчиков, желающих научиться программировать на квантовых компьютерах, независимо от того, являются ли девелоперы экспертами в квантовой физике.

Этот пакет тесно интегрирован со средой разработки Microsoft Visual Studio, поэтому некоторые его аспекты будут знакомы тем, кто уже разрабатывает приложения на других языках программирования. Для работы необходим входящий в состав пакета локальный квантовый эмулятор, позволяющий эмулировать около 30 логических кубитов (logical qubits) квантовой вычислительной мощности на типичном ноутбуке. Это позволит разработчикам выполнять отладку квантового кода и тестировать программы на обычных компьютерах.

Для решения более серьезных задач Microsoft предлагает эмулятор в облаке Azure, позволяющий эмулировать более 40 логических кубитов квантовой мощности.

В дополнение к этому пакету Microsoft готовит полный комплект документации, библиотек и примеров программ. Это позволит всем желающим получить необходимые знания, чтобы начать экспериментировать с уникальными для квантовых систем аспектами вычислений, такими как квантовая телепортация.

Квантовая телепоротация — способ безопасной передачи информации между используемыми в квантовых вычислениях битами (кубитами), связанными квантовым состоянием, называемым квантовой запутанностью.

«Мы надеемся, что эксперименты с телепортацией и другими интересными вещами заинтригуют людей», — говорит Криста Свор (Krysta Svore), ведущий исследователь из Microsoft, глава группы разработки квантового ПО и эмулятора.

Пакет средств разработки позволит создавать приложения, которые можно уже сейчас запустить на эмуляторе квантового компьютера и которые смогут работать на топологическом квантовом компьютере, разрабатываемом Microsoft для общецелевых квантовых вычислений.

«Прелесть в том, что этот код не придется менять, когда мы запустим его на квантовом оборудовании», — говорит Свор.



От искусственного интеллекта до изменения климата

Эксперты считают, что квантовые компьютеры позволят ученым решить некоторые из самых сложных мировых проблем, таких как мировой голод и пагубные последствия изменения климата. Отчасти это связано с тем, что квантовые компьютеры смогут за несколько часов или минут выполнить объем вычислений, с которым даже самые мощные классические современные компьютеры не справятся до конца времен.

Ожидается также, что квантовые компьютеры помогут совершить прорыв в таких областях, как искусственный интеллект.

Например, многие текущие достижения в ИИ частично основаны на машинном обучении, при котором системе дается набор данных, позволяющий ей научиться распознавать слова, звуки или объекты.

По словам Свор, эмулятор квантового компьютера позволяет ученым уже сейчас понять, как можно создавать квантовые алгоритмы для подобных исследований в области ИИ. Как показывает тестирование на эмуляторе, квантовые алгоритмы быстрее находят в данных менее явные образцы, что приведет к значительным продвижениям в таких областях, как распознавание речи, компьютерное зрение и обработка естественного языка.

«Потенциал огромен, и мы пока едва коснулись его поверхности», — говорит Свор.

Топологические квантовые компьютеры

Пакет средств квантовой разработки является частью плана Microsoft по созданию надежной, полноценной системы для квантовых вычислений, включающей все необходимое — от квантового оборудования до полного набора программного обеспечения. Исследователи из Microsoft работают также над проектами, связанными с криптографией и безопасностью в мире квантовых вычислений.

Подход Microsoft основан на разработке кубита более надежного типа — топологического, который, как считают эксперты из Microsoft, обеспечит более подходящую базу для практических квантовых вычислений с возможностью масштабирования.

Одна из главных сложностей квантовых вычислений состоит в том, что для кубитов необходимы специфические условия. Например, для их хранения требуются очень низкие температуры, иначе они могут искажать информацию и разрушаться.

Из-за этого в большинстве подходов к построению кубитов необходима коррекция множества ошибок или разработка способов надежной передачи информации. У топологических кубитов коррекция ошибок обеспечивается самими физическими принципами построения кубита. Это облегчает масштабирование и получение надежных результатов, а также позволяет решать задачи, превосходящие возможности классических компьютеров, используя для этого меньше кубитов, чем в других квантовых системах.

Понятно, что квантовая физика — очень сложный предмет, и даже некоторые из умнейших людей планеты признаются, что испытывают трудности с его пониманием.

Как заметил Тодд Холмдал (Todd Holmdahl), вице-президент Microsoft по квантовым вычислениям, это и есть задача Microsoft — разобраться с квантовой физикой и предоставить инструменты, такие как Quantum Development Kit, которые смогут использовать люди без ученой степени по квантовой физике. Мы надеемся, что эти инструменты сделают мощь квантовых вычислений доступной многим людям.

«Разработчики получат уже знакомые инструменты и сервисы, — говорит Холмдал. — Конечно, будет присутствовать специфика квантовых вычислений, но наша цель — максимально облегчить разработчикам, знающим и ценящим нас, использование этих новых инструментов, способных качественно ускорить решение некоторых задач. То, что потребует миллиард лет обработки на классическом компьютере, на квантовом можно сделать за пару часов».

Ссылки по теме (на английском языке):

● Try out the Quantum Development Kit (https://www.microsoft.com/en-us/quantum/development-kit)
● Announcing the Microsoft Quantum Development Kit (https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2017/12/11/announcing-microsoft-quantum-development-kit)
● With new Microsoft breakthroughs, general purpose quantum computing moves closer to reality (https://news.microsoft.com/features/new-microsoft-breakthroughs-general-purpose-quantum-computing-moves-closer-reality/)
● Microsoft doubles down on quantum computing bet (https://blogs.microsoft.com/ai/2016/11/20/microsoft-doubles-quantum-computing-bet/)
● Watch a step-by-step demo of the Quantum Development Kit (https://youtu.be/v7b4J2INq9c)

Источник: Microsoft (https://news.microsoft.com/ru-ru/quantum-development-kit/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Январь 09, 2018, 21:02:59
Новая игра поможет разобраться в квантовых компьютерах

Квантовые компьютеры — настоящий писк технологической моды последних лет. Однако говорят о них многие, а вот принцип работы таких устройств понимают далеко не все. Чтобы помочь обычным людям разобраться в строении и принципах работы квантового компьютера, польский программист Петр Мигдал (Piotr Migdal) выпустил бета-версию игры The Quantum Game.

(https://nplus1.ru/images/2017/12/14/6cc22edfd1bd32ada6c69bc810989e79.jpg)
Ионная ловушка, используемая в квантовом компьютере
Wikimedia Commons


Квантовые компьютеры, в отличие от классических компьютеров, используют в своих алгоритмах явления квантовой суперпозиции и запутанности. Это позволяет им решать совершенно новый класс задач, о чем вы можете прочитать в нашем материале «Когда ждать квантового превосходства?» (https://nplus1.ru/material/2017/06/07/quantumcomputers). В связи с этим многие ученые ожидают, что следующий технологический прорыв случится именно в сфере квантовых компьютеров. Тем не менее, несмотря на растущую популярность этих устройств, многим до сих пор непонятен принцип их работы.

Чтобы помочь неспециалистам разобраться в строении квантовых компьютеров, Мигдал выложил в сеть игру The Quantum Game (http://play.quantumgame.io/), вдохновленную двумя другими играми —  The Incredible Machine (https://en.wikipedia.org/wiki/The_Incredible_Machine_(video_game)) и Chromatron (https://silverspaceship.com/chromatron/). Она состоит из 34 уровней возрастающей сложности.

(https://nplus1.ru/images/2017/12/14/ebf265cd7ca8897d020a3cdd2eb92d5b.png)
http://play.quantumgame.io

На основном экране пользователи видят сетку, где можно размещать основные компоненты квантового компьютера, число которых увеличивается по мере прохождения игры. Двигая светоделители, зеркала и другие элементы, игрок должен заставить луч света попасть в фотонные детекторы. Как сообщается на сайте игры, The Quantum Game опирается на реальные симуляции квантовых механизмов. Это должно помочь игрокам понять принципы квантовой физики, которые лежат в основе работы квантовых компьютеров.
В ноябре корпорация IBM объявила (https://nplus1.ru/news/2017/11/13/IBM-50-qubit) о создании прототипа 50-кубитного квантового компьютера. Известно, что в этом компьютере 50 сверхпроводниковых кубитов и что время когерентности (https://nplus1.ru/material/2016/04/12/coh) системы достигло 90 микросекунд — это почти в два раза больше, чем у предыдущей модели. Компания Microsoft, в свою очередь, недавно выпустила (https://nplus1.ru/news/2017/12/12/quantum) предварительную версию пакета средств разработки для квантовых вычислений под названием Quantum Development Kit.

Сегодня с помощью квантового компьютера уже удалось смоделировать (https://nplus1.ru/news/2017/12/11/quantum-life) процесс эволюции двух примитивных существ, в котором успело смениться 8192 поколения Группа российских физиков, в свою очередь, провела экспериментальное исследование эффекта квантового вампира (https://nplus1.ru/news/2017/08/01/quantum-vampire) на тепловых состояниях света.

Квантовое будущее не за горами. И чем быстрее вы научитесь иметь с ним дело, тем лучше.

Источник: N+1 (https://nplus1.ru/blog/2018/01/03/quantum-game)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Январь 14, 2018, 14:15:02
Квантовое превосходство достигнуто. Что дальше?

(https://c.radikal.ru/c20/1801/51/70fe40f0d0bb.jpg)

По своему значению соревнование квантовых технологий сравнивают с космической гонкой или борьбой за обладание ядерным оружием. Попробуем разобраться, кто оказался в лидерах этой гонки в 2017, за счет каких технологий и, главное, что эта победа несет человечеству.

Квантовое превосходство достигнуто в 2017 году. Это значит, что компьютер, использующий кубиты (и в перспективе способный демонстрировать мощность, которую придется записывать цифрой с 90 нулями), впервые стал эффективнее современных устройств, оперирующих битами. Граница пролегла на отметке 50 кубитов.

Кто

О создании квантового компьютера на 51 кубит объявили в Москве, на Международной конференции по квантовым технологиям (ICQT-2017). Вместо сверхпроводников разработчики использовали так называемые холодные атомы и убедились, что они могут служить кубитами, если эти атомы удерживать лазерами и охлаждать до сверхнизких температур. Авторами разработки (https://hightech.fm/2017/07/14/51) стали физики из Гарварда и Российского квантового центра.

Невероятный прогресс произошел меньше чем за один год. Так, в марте IBM анонсировала (http://https//hightech.fm/2017/03/06/ibm_q) создание коммерческого квантового компьютера с 50 кубитами. А до тех пор максимальная мощность, достигнутая компанией, составляла 5 кубитов. И только в начале года разработчики заговорили о десятках квантовых бит.

В мае рекордсменом считался (https://hightech.fm/2017/05/18/IBM) компьютер IBM на 17 кубитов.

В ноябре 2017 года ученые этой же компании представили (https://hightech.fm/2017/11/13/ibm_50qbit) прототип процессора с 50 квантовыми разрядами. Впрочем, критики тут же отметили, что никто не видел данные о новой системе в рецензируемых научных изданиях. Остается только верить работникам корпорации на слово.

Google тоже обещал представить к концу года чип на 49 кубит. В середине года эта компания лидировала (https://hightech.fm/2017/07/18/Google) со своим 20-кубитным процессором. Теперь разработчики думают, как сделать эту разработку практически применимой. Основной вариант — открыть другим лабораториям доступ к квантовым компьютерам компании.

Еще один мировой рекорд поставили китайские ученые. Частота обработки сигналов у разработанного ими устройства в 24 раза превысила лучшие достижения европейских и американских ученых. Также сотрудники Китайской академии наук добились (https://hightech.fm/2017/05/03/quantum-computing) лучших результатов в контроле максимального количества запутанных сверхпроводящих кубитов.

Как

Очевидно, что кубиты это квантовые разряды, а реализовать их могут самые разные объекты, имеющие два квантовых состояния. Например, фотоны или ионы. И от того какие частицы мы применим, во многом будет зависеть результат, к которому так стремятся в лабораториях разных стран и компаний.

Например, ученые из Йельского университета предложили (https://hightech.fm/2017/09/26/quantum-resonator) хранить квантовую информацию в звуковых волнах. Частица звука, фонон, может существовать достаточно долго, если будет отскакивать от сапфировых зеркал. А долговечность и стабильность работы — одна из главных проблем квантовых компьютеров. Пока рекорд по поддержанию квантового состояния не превышает 90 микросекунд.

Швейцарские исследователи попытались стабилизировать (https://hightech.fm/2017/05/19/qubits) кубиты при помощи графена. На его основе был сделан конденсатор, который обеспечивает нелинейность, необходимую для генерации квантовых битов.

Инженерам из австралийского Университета Нового Южного Уэльса удалось сохранить кубиты связанными на расстоянии сотен нанометров — а это очень много для квантовых технологий. Предполагается, что новая архитектура позволяет (https://hightech.fm/2017/09/07/flip-flop-qubits) масштабировать чипы, делает их дешевле и проще в изготовлении.

Но самая интересная разработка уходящего года, пожалуй, принадлежит исследователям из Северо-Западного университета (США). Им удалось создать квантовую запутанность внутри биологической системы. Ученые взяли белки водорослей, и запутали фотоны, генерируемые флуоресцирующими молекулами, подвергая их спонтанному четырехволновому смешению.

В результате эксперимента была достигнута поляризация пары фотонов — доказательство того, что квантовое запутывание возможно и в биологических объектах. Теперь ученые намерены (https://hightech.fm/2017/12/06/quantum-biological-system) создать субстрат для квантовой машины и определить, будет ли он работать эффективнее, чем синтетический. Возможно, самый совершенный компьютер будущего окажется живым.

Зачем

Сферой применения мощных квантовых компьютеров чаще всего называют биологию и медицину. Например, фармакологический концерн Biogen заключил с несколькими компаниями договор о создании квантовой системы (https://hightech.fm/2017/06/16/accenture), которая сможет сравнивать лекарства на молекулярном уровне; обсчитывать их свойства и предсказывать воздействие на конкретные организмы. Возможно, это приблизит открытие средств для борьбы с рассеянным склерозом, болезнями Альцгеймера и Паркинсона.

Онкологи надеются, что квантовые вычисления помогут победить (https://hightech.fm/2017/06/29/quantum-life-nanoscale) рак. А в лабораториях IBM реконструируют взаимодействие субатомных компонентов гидрида бериллия, сегодня это самая сложная молекула, которая подверглась квантовому моделированию. Ученые воссоздают (https://hightech.fm/2017/09/14/quantum-simulation) каждый электрон в каждом атоме, учитывают все воздействия и надеются, что точная модель позволит найти наиболее стабильную конфигурацию соединения. Если метод оправдает себя, он позволит прогнозировать поведения атомов во многих химических веществах.

И еще одно практическое исследование: сотрудники Google обещают (https://hightech.fm/2017/10/18/googles-quantum), что в начале этого года чип, разработанный корпорацией, приступит к вычислению задачи, решение которой на классическом компьютере заняло бы несколько миллиардов лет. При этом речь об устройстве на 22 кубита, а мы уже обсуждаем 50-кубитные модели.

И это уже не будущее, это настоящее.

Источник: ХАЙТЕК (https://hightech.fm/2018/01/08/2017-quantum?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Март 01, 2018, 23:09:46
Доступно о квантовых вычислениях: рассказывает кот Шрёдингера

(https://ncmedia.azureedge.net/ncmedia/2018/03/EXPLANIMATORS_QUANTUM_COMPUTING-1024x576-779x389.jpg)
Posted 1 March 2018 By Пресс-центр (https://news.microsoft.com/ru-ru/author/nasonov/)

Квантовые вычисления – это нечто очень важное, революционное и запутанное. А кто может разъяснить азы технологии лучше, чем нарисованный котик из Австрии 19 века?

Можно, конечно, почитать что-нибудь посерьезнее. Например, о намерении Microsoft создать топологические кубиты мы писали еще в июне прошлого года, а перед Новым годом вышла бесплатная предварительная версия пакета средств разработки Quantum Development Kit (https://news.microsoft.com/ru-ru/quantum-development-kit/). Перейдя по ссылке, можно найти интересную информацию о квантовых вычислениях, но сначала посмотрите видео с котиком, не забудьте в настройках выбрать русские субтитры.



Источник: Microsoft (https://news.microsoft.com/ru-ru/dostupno-o-kvantovy-h-vy-chisleniyah-rasskazy-vaet-kot-shryodingera/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Май 23, 2018, 22:40:24
История квантовых компьютеров: на грани технологий

Почему создание квантового компьютера так важно, и почему оно связано с пределом развития современных технологий?

Почему современные ученые говорят о пределе развития технологий, и почему квантовые компьютеры могут разрешить эту проблему? Как они устроены, в чем их особенность и зачем они вообще нужны? Где лежит предел развития технологий? И можно ли его избежать? В таком свете квантовые компьютеры представляют большой интерес. Обо всем этом вы узнаете из ролика, озвученного и переведенного студией Vert Dider (https://vk.com/studio_vd).

Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июнь 27, 2018, 12:28:39
До 5 пластин в неделю: Intel наладила выпуск квантовых процессоров на спиновых кубитах

Компания Intel опубликовала пресс-релиз (https://newsroom.intel.com/news/intel-starts-testing-smallest-spin-qubit-chip-quantum-computing/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+IntelNewsroom+%28Intel+Newsroom%29), в котором сообщила о начале проведения экспериментов с квантовыми кремниевыми процессорами на спиновых кубитах. В документе говорится, что выпущен самый миниатюрный в мире кремниевый спиново-кубитовый чип с одним кубитом. Роль кубита играет одиночный электрон (его спин может считаться, как в положении 1, 0, так и в суперпозиции). Ловушка для электрона в ширину около 50 нм. Её без электронного микроскопа не разглядеть. Зато "проводную" обвязку ловушки, которая соединяет кубит с другими кубитами и управляющей электроникой, видно невооружённым взглядом.

(https://st.overclockers.ru/images/news/2018/06/13/intel-spin-qubit.jpg)
Однокубитовый чип на спиновом кубите на фоне карандашной резинки (фото: Intel)

Спиново-кубитовые чипы выпускаются на заводе D1D Fab компании в Орегоне — там же и на том же оборудовании, где и которое выпускает обычные процессоры Intel. В этом компания видит своё предназначение в истории развития квантовых вычислительных систем. Она намерена с выпуска обычных процессоров перейти на производство кремниевых квантовых процессоров не меняя или не сильно меняя технологические процессы. С учётом малых размеров ловушки, на срезе человеческого волоса, утверждают в компании, можно разметить до 1500 спиновых кубитов. Это отличные перспективы масштабирования.

(https://st.overclockers.ru/images/news/2018/06/13/intel-spin-qubit_01.jpg)
Он же крупным планом

В пресс-релизе компания не стала публиковать каких-либо подробностей о разработке. Ранее сообщалось, что для производства квантовых процессоров на спиновых кубитах используются изотопно чистые кремниевые пластины. Скорее всего, речь идёт об одном и том же. Чуть больше о разработке рассказал глава "квантовой" группы компании Джим Кларк (Jim Clarke) в интервью (https://spectrum.ieee.org/nanoclast/computing/hardware/intels-new-path-to-quantum-computing) изданию IEEE Spectrum. Интервью месячной давности, но опубликовано оно 8 июня явно к свежему анонсу Intel.

(https://st.overclockers.ru/images/news/2018/06/13/MzA3MDE4Ng.jpg)
Пластина с процессорами на спиновых кубитах (чипы нарезаны на фото выше и справа), а слева сверхпроводимые кубиты в упаковке Tangle Lake (фото: Amy Nordrum, IEEE Spectrum)

Итак, по словам технического руководителя Intel, каждую неделю компания выпускает около пяти 300-мм пластин с процессорами на спиновых кубитах. Это кажется мизерным количеством, но в пересчёте на "кубиты" по объёму производства никто в этом мире не сравнится с Intel. Чипы выпускаются в виде 3-, 7-, 11- или 26-кубитных сборок (откуда тогда в пресс-релизе появилось упоминание об 1-кубитном чипе, непонятно). Чипы на спиновых кубитах уже поставляются для экспериментов научным партнёрам компании, в частности — в институт QuTech. Последний уже отметился (https://overclockers.ru/hardnews/show/89657/intel-soobschaet-o-pervyh-uspeshnyh-shagah-v-storonu-sozdaniya-kremnievyh-processorov-na-spinovyh-kubitah) научной публикацией, в которой рассказал о произвольно программируемой спиновой 2-кубитовой системе.

Следует напомнить, что Intel также разрабатывает направление сверхпроводящих кубитов и выпускает семейство квантовых процессоров Tangle Lake (https://overclockers.ru/hardnews/show/91526/intel-do-massovyh-kvantovyh-kompjuterov-dve-tri-pyatiletki) с числом кубитов до 49 штук. Эта технология отличается от спиновых кубитов и не может масштабироваться так же хорошо, как на единичных ловушках электронов. По мнению Intel, сверхпроводимые кубиты могут достичь 1000 штук на процессор, тогда как спиновые кубиты могут достигать миллионов штук на процессор.

Также имеется разница в обвязке этих двух решений, в архитектуре "компьютеров" на их основе и в рабочих температурах. Процессоры Tangle Lake позволяют строить квантовые компьютеры вокруг них, а процессоры на спиновых кубитах — внутри них. Процессоры Tangle Lake, как и другие решения на сверхпроводящих кубитах, не могут считаться чем-то абсолютно новым и изучаются в виде квантовых вычислителей уже лет 10 или около того. Системы на спиновых кубитах очень молоды и эксперименты с ними охватывают связь всего двух кубитов.

Сейчас в Intel разрабатывают архитектуру процессоров на спиновых кубитах и изучают вопросы создания управляющей электроники, способной функционировать при температуре около 1 K. Процессоры Tangle Lake вынуждены работать при температуре много меньше — около абсолютного нуля (до 20 мК). Для сверхнизких температур это очень большая разница при организации систем охлаждения. Спиновые кубиты потребуют менее сложную установку для создания рабочих температур. В конечном итоге в компании ожидают, что обе технологии сольются в одну. Произойдёт это через 5-10 лет. Может позже.

Источник: Overclocker.Ru (https://overclockers.ru/hardnews/show/92049/do-5-plastin-v-nedelju-intel-naladila-vypusk-kvantovyh-processorov-na-spinovyh-kubitah)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 04, 2018, 14:02:08
Росатом планирует создать 100-кубитный квантовый компьютер

Как отметил глава госкорпорации Алексей Лихачев, квантовый компьютер - это "технология завтрашнего дня

(https://phototass3.cdnvideo.ru/width/744_b12f2926/tass/m2/uploads/i/20180703/4737322.jpg)
Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев и глава Росатома Алексей Лихачев
© Дмитрий Астахов/пресс-служба правительства РФ/ТАСС


Госкорпорация "Росатом" намерена в ближайшие годы создать 100-кубитный квантовый компьютер, сообщил премьер-министру РФ Дмитрию Медведеву глава госкорпорации Алексей Лихачев.

Председатель правительства поинтересовался у руководителя Росатома тем, как идут работы по созданию квантового компьютера. "Это сейчас, как принято говорить, мейнстрим в научном мире", - пояснил Медведев, добавив, что к этой теме "приковано внимание большого количества научных школ".

Лихачев напомнил, что работа по созданию квантовой компьютерной техники началась в 2009 году. "Наша цель на сегодняшний день - выйти в ближайшие годы на 100 кубит, причем с технологией коррекции ошибок", - подчеркнул он. Лихачев полагает, что "эта разработка точно войдет в число топовых мировых". "Работа такая идет, для нас это определенная амбиция", - сказал глава Росатома, назвав квантовый компьютер "технологией завтрашнего дня".

Говоря о развитии "технологий сегодняшнего дня", он отметил, что Росатом развивает программу суперкомпьютеров, которые внедряются на производственных площадках. "У нас развивается пилотный проект с Татарстаном по размещению наших разработок цифрового предприятия", - привел пример Лихачев. По его словам, еще один проект - "Умный город" - реализуется в Сарове.

"Мы активно работаем по продвижению нашей интеллектуальной собственности за рубежом, динамика получения патентов иностранных государств увеличилась к 2016 году на 38%, она выше показателей, заложенных в госпрограмму [развития атомного энергокомплекса]", - констатировал Лихачев.

Он выделил еще одно направление работы Росатома. "В госкорпорации этот год объявлен годом науки, мы перезагружаем отрасль с точки зрения кадров, наличия больших социальных лифтов", - отметил Лихачев. По его словам, госкорпорация работает с заявками молодых исследователей, около 200 проектов получат финансирование Росатома. Также научно-исследовательская программа делается вместе с Российским научным центром "Курчатовский институт". "Создан венчурный фонд, мы уже направили в него 3 млрд рублей, он открыт к участию в нем других компаний и предприятий, надеемся эту сумму увеличить", - доложил руководитель Росатома.

Источник: ТАСС (http://tass.ru/nauka/5343630)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: john от Сентябрь 07, 2018, 21:48:51
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 09, 2018, 01:08:36
Квантовые компьютеры: принципы работы

Специалисты предсказывают, что вскоре на смену обычным компьютерам придут квантовые, по мощности превосходящие современные вычислительные системы в несколько раз. Но что же из себя представляют квантовые компьютеры?

По прогнозам экспертов уже совсем скоро, лет через 10, микросхемы в компьютерах достигнут атомных измерений. Представляется логичным, что грядет эпоха квантовых компьютеров, с помощью которых скорость вычислительных систем может повыситься на несколько порядков.

Идея квантовых компьютеров сравнительно нова: в 1981 году Пол Бениофф впервые теоретически описал принципы работы квантовой машины Тьюринга.

В 1930-х Алан Тьюринг впервые описал теоретическое устройство, представляющее собой бесконечную ленту, разделенную на маленькие ячейки. Каждая ячейка может содержать в себе символ 1 или 0, или же остается пустой.

Управляющее устройство перемещается по ленте, считывая символы и записывая новые. Из набора таких символов составляется программа, которую машина должна выполнить.

В квантовой машине Тьюринга, предложенной Бениоффом, принципы работы остаются теми же, с той разницей, что как лента, так и управляющее устройство находятся в квантовом состоянии.

Это значит, что символы на ленте могут быть не только 0 и 1, но и суперпозициями обоих чисел, т. е. 0 и 1 одновременно. Таким образом, если классическая машина Тьюринга способна одновременно исполнять лишь одно вычисление, то квантовая занимается несколькими вычислениями параллельно.

Сегодняшние компьютеры работают по тому же принципу, что и нормальные машины Тьюринга – с битами, которые находятся в одном из двух состояний: 0 или 1. У квантовых компьютеров таких ограничений нет: информация в них зашифрована в квантовых битах (кубитах), которые могут содержать суперпозиции обоих состояний.

(http://naked-science.ru/sites/default/files/images/D-Wave_LarryGoldstein_243_EXPORT.jpg)
Работа над частью квантового компьютера D-Wave 
©D-Wave Systems


Физическими системами, реализующими кубиты, могут быть атомы, ионы, фотоны или электроны, имеющие два квантовых состояния. Фактически, если сделать элементарные частицы носителями информации, с помощью них можно построить компьютерную память и процессоры нового поколения.

Благодаря суперпозиции кубитов квантовые компьютеры изначально рассчитаны на выполнение параллельных вычислений. Этот параллелизм, по мнению физика Дэвида Дойча, позволяет квантовым компьютерам выполнять одновременно миллионы вычислений, в то время, как современные процессоры работают лишь с одним единственным.

30-кубитный квантовый компьютер по мощности будет равен суперкомпьютеру, работающему с производительностью 10 терафлопс (триллион операций в секунду). Мощность современных настольных компьютеров измеряется всего лишь гигафлопсах (миллиард операций в секунду).

Другое важное квантовомеханическое явление, которое может быть задействовано в квантовых компьютерах, называется «запутанностью». Основная проблема считывания информации из  квантовых частиц заключается в том, что в процессе измерения они могут изменить свое состояние, причем совершенно непредсказуемым образом.

Фактически, если считать информацию с кубита, находящегося в состоянии суперпозиции, получим лишь 0 или 1, но никогда не оба числа одновременно. А это значит, что вместо квантового, мы будем иметь дело с нормальным классическим компьютером.

Чтобы решить эту проблему, ученые должны использовать такие измерения, которые не разрушают квантовую систему. Квантовая запутанность предоставляет потенциальное решение.

В квантовой физике, если приложить внешнюю силу к двум атомам, их можно «запутать» вместе таким образом, что один из атомов будет обладать свойствами другого. Это, в свою очередь, приведет к тому, что, например,  измеряя спин одного атома, его «запутанный» близнец сразу примет противоположный спин.

Такое свойство квантовых частиц позволяет физикам узнать значение кубита, не измеряя его непосредственно.

В один прекрасный день квантовые компьютеры могут заменить кремниевые чипы, подобно тому, как транзисторы пришли на смену вакуумным трубкам. Однако современные технологии пока еще не позволяют строить полноценные квантовые компьютеры.

(http://naked-science.ru/sites/default/files/images/D-Wave_LarryGoldstein_012_EXPORT.jpg)
Сборка процессора квантового компьютера D-Wave Two
©D-Wave Systems


Тем не менее, с каждым годом исследователи объявляют о новых достижениях в области квантовых технологий, и надежда, что когда-нибудь квантовые компьютеры смогут превзойти обычные, продолжает крепнуть.

1998

Исследователям из Массачусетского технологического института удалось впервые распределить один кубит между тремя ядерными спинами в каждой молекуле жидкого аланина или молекулы трихлороэтилена. Такое распределение позволило использовать «запутанность» для неразрушающего анализа квантовой информации.

2000

В марте ученые из Национальной лаборатории в Лос Аламосе объявили о создании 7-кубитного квантового компьютера в одной единственной капле жидкости.

2001

Демонстрация вычисления алгоритма Шора специалистами из IBM и Стэнфордского университета на 7-кубитном квантовом компьютере.

2005

В институте квантовой оптики и квантовой информации при Иннсбрукском университете впервые удалось создать кубайт (сочетание 8 кубитов) с помощью ионных ловушек.

2007

Канадская компания D-Wave продемонстрировала первый 16-кубитный квантовый компьютер, способный решать целый ряд задач и головоломок, типа судоку.

С 2011 года D-Wave предлагает за $11 млн долларов квантовый компьютер D-Wave One с 128-кубитным чипсетом, который выполняет только одну задачу – дискретную оптимизацию.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/nakedscience/quantum-computers)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 26, 2018, 13:34:56
Разработан новый способ подсчета кубитов

(https://c.radikal.ru/c06/1809/c1/10c3fb00af87.jpg)

Исследователи из Сиракузского университета в сотрудничестве с работниками Висконсинского университета в Мадисоне разработали новую технику для вычисления состояния квантовых битов — кубитов — в квантовом компьютере.

Группа под руководством Бриттона Плурде, профессора физики Сиракузского колледжа искусств и наук, специализируется на создании сверхпроводящих приборов и проведении вычислений на низких температурах. Ученые описали (http://science.sciencemag.org/content/361/6408/1239) работу в статье, опубликованной в журнале Science, где расписаны их экспериментальные попытки, связанные с созданием такой техники.

В основном их работа связана с кубитами — системами, следующими странным законам квантовой механики. Эти законы позволяют кубитам существовать в суперпозиции двух состояний (0 и 1), в отличие от цифровых битов в традиционных компьютерах, существующих только в одном состоянии.

Плурде утверждает (https://naked-science.ru/article/sci/provedena-pervaya-teleportaciya), что суперпозиция, совмещенная с запутанностью (еще одним парадоксальным аспектом квантовой механики), приводит к возможности существования квантовых алгоритмов со множеством применений.

(https://naked-science.ru/sites/default/files/images_custom/2018/09/qubit.png)
Экспериментальная установка / © Syracuse University

«Эти алгоритмы могут работать с определенными задачами, которые невозможно решить на самых мощных современных суперкомпьютерах, — объясняет он. — Квантовая обработка информации может потенциально повлиять на такие сферы, как разработка фармацевтических препаратов, материаловедение и криптография».

Недавно команды Google и IBM создали квантовые процессоры примерно с 50 кубитами. Эти кубиты состоят (https://naked-science.ru/article/sci/sozdan-mnogocelevoy-kremnievyy-chip) из сверхпроводящих микроволновых схем, охлажденных почти до абсолютного нуля. Создание квантового компьютера, достаточно мощного для решения важных проблем, требует по крайней мере нескольких сотен кубитов, а скорее всего, и того больше.

Для измерения кубитов сегодня используют малошумные криогенные усилители и мощное микроволновое оборудование, а также электронику комнатной температуры, которые сложно увеличить (https://naked-science.ru/article/sci/malenkiy-obektiv-mozhet-pomoch) до более крупных кубитных массивов. Подход, описанный в Science, иной.

«Мы сосредоточились на регистрации микроволновых фотонов, — говорит Плурде. — Наш подход устраняет необходимость в криогенном усилителе, и его можно расширить — вполне прямолинейно — вплоть до полного устранения большей части оборудования комнатной температуры».

Плурде утверждает, что техника, разработанная в сотрудничестве с Висконсинским университетом в Мадисоне, способна помочь разработать квантовые процессоры с миллионами кубитов.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/sci/razrabotan-novyy-sposob-podscheta)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 02, 2018, 00:02:45
Ученые научились передавать кубиты по стандартному оптоволокну

(https://a.radikal.ru/a04/1810/09/0025f029b176.jpg)

Исследователи смогли создать кубиты, которые испускают фотоны с длиной волны, близкой к тем, на которых работает обычное оптическое волокно, используемое поставщиками телекоммуникационных услуг.

Кубитом называют наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Термин произошел путем слияния двух слов: «квантовый» и «бит». Особенность его заключается в том, что кубит, благодаря корпускулярно-волновому дуализму, может быть сразу и нулем, и единицей. Именно это свойство обеспечивает квантовому компьютеру возможность проводить вычисления, которые классический компьютер выполнить никогда не сможет.

Международная группа исследователей из Института перспективных материалов им. Цернике при Гронингенском университете в Нидерландах нашла способ создавать такие кубиты, которые могут передавать информацию по оптоволокну. Они были созданы на основе «центров окраски» — дефектов в карбиде кремния, которые образовали примеси молибдена. Статья с результатами работы опубликована (https://www.nature.com/articles/s41534-018-0097-8) сегодня в журнале Quantum Information.

Ранее ученые уже передавали квантовую информацию по оптическому волокну — правда, на длинах волн, несовместимых со стандартным оптоволокном, которое каждый из нас имеет у себя дома. Кубит, который создали в Гронингенском университете, передает информацию о его состоянии на длине волны 1100 нанометров. Самые распространенные значения длин волны для волоконно-оптических технологий — 850, 1300, 1310 и 1550 нанометров. Ученые заявили, что они близки к созданию кубита, который испускал бы фотон на длинах волн в 1300 или 1500 нанометров.

В ходе работы исследователи вырастили кристаллы карбида кремния с центрами окраски. Затем они светили на эти центры окраски лазерами, которые излучали световые импульсы с необходимой энергией. Тогда электроны на внешней оболочке атомов молибдена переходят на более высокий энергетический уровень. При возвращении в обычное состояние атомы излучают энергию в виде фотона. Для молибденовых примесей это будет инфракрасное излучение с длиной волны в пределах значений, типичных для передачи данных по оптоволокну.

Ученые использовали метод когерентного пленения населенностей (coherent population trapping), чтобы создать суперпозицию в центре окраски. После некоторой тонкой настройки исследователи создали кубит, в котором долгое время сохранялась суперпозиция. Ученые уверены, что, если они смогут передавать информацию на длинах волн 1300 и 1500 нанометров, а также создадут еще более стабильную суперпозицию для кубита, эпоха «квантового интернета» (https://naked-science.ru/article/video/kvantovyy-internet-budushchego) станет чуть ближе.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-nauchilis-peredavat-kubity-po)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 06, 2018, 20:34:52
Создана первая искусственная квантовая «жизнь»

(https://a.radikal.ru/a39/1810/83/4251c5088263.jpg)

Ученые из Университета Страны Басков создали симуляцию жизни на квантовом компьютере. Результаты подтвердили более ранние модели и открыли новые области для дальнейших изучений.

Создание искусственной жизни на компьютере было предметом множества экспериментов, но современное программное обеспечение чаще всего имеет классический, ньютоновский подход к таким моделям, предоставляя пошаговые логические прогрессии. Мы знаем, что реальный мир добавляет толику «квантовости» к этой смеси: странные феномены, происходящие как на микроуровнях, так и на макроуровнях. В новом исследовании, описанном (https://www.nature.com/articles/s41598-018-33125-3) в статье журнала Scientific Reports, ученые попытались применить такую же непредсказуемость к компьютерным симуляциям.

Другими словами, симуляции больше не ограничены единицами и нулями. Теперь в них могут происходить случайности, подобные тем, что бывают в ежедневной жизни. Это, в свою очередь, открывает (https://naked-science.ru/article/nakedscience/stephen-hawking-science-and-religion) новую область для изучения.

«Цель предложенной модели — воспроизведение характерных процессов дарвиновской эволюции, адаптированные к языку квантовых алгоритмов и квантовых вычислений», — пишут исследователи из Университета Страны Басков в Испании.

(https://naked-science.ru/sites/default/files/images_custom/2018/10/quantumlife.png)
Инициализация генотипа перед тремя событиями частичного клонирования / © University of the Basque Country

При помощи квантового компьютера IBM QX4 ученые закодировал (https://naked-science.ru/article/sci/razrabotan-novyy-sposob-podscheta)и единицы квантовой жизни, состоящие из двух кубитов: один представляет собой генотип (генетический код, передаваемый через поколения), другой — фенотип (внешнее проявление этого кода, или «тело»).

Эти единицы были запрограммированы на репродукцию, мутации, развитие и смерть с частичным использованием запутанности подобно реальным живым существам. Случайные изменения привносились посредством вращений квантовых состояний, например, для симуляции мутаций.

Хорошая новость заключается в том, что проведенные квантовые вычисления совпали (https://naked-science.ru/article/sci/sistemy-iz-neskolkih-elementarnyh) с теоретическими моделями, разработанными командой в 2015 году. Конечно, мы еще далеки от того, чтобы ответить на самые сложные вопросы о жизни, Вселенной и вообще обо всем, но исследование показывает, что это в принципе возможно.

Модель также совпадает с исследованием, ранее опубликованным этой же командой, в котором естественный отбор, обучение и память имитировались в теоретической квантовой модели. Теперь теория совершила свои первые практические шаги внутри настоящего квантового компьютера.

«Вопрос о том, имеет ли происхождение жизни действительно квантово-механический характер, мы оставляем открытым, — объясняют ученые. — Мы доказали, что микроскопические квантовые системы могут эффективно шифровать квантовые признаки и биологическое поведение, которые обычно ассоциируются с живыми системами и естественным отбором».

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/sci/sozdana-pervaya-iskusstvennaya)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 21, 2018, 16:05:33
Предложен план по развитию квантового интернета

(https://a.radikal.ru/a13/1810/33/ac1ac34be763.jpg)

Квантовый интернет может стать первой квантово-информационной технологией, воплощенной в жизнь.

Исследователи из QuTech в Делфте опубликовали (http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aam9288) в журнале Science обширный гид по развитию квантового интернета. В нем описано шесть фаз, начинающихся с простой кубитной сети, которая сможет предоставить безопасные квантовые коммуникации в ближайшем будущем. Разработка завершается сетями квантовых компьютеров. На каждой фазе становятся доступными новые функции, такие как сверхточная синхронизация часов или интеграция разных телескопов на Земле в один виртуальный супертелескоп. Тем самым создается общий язык, объединяющий широкую междисциплинарную область квантовых сетей и открывающий путь мировому квантовому интернету.

Квантовый интернет революционизирует (https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-nauchilis-peredavat-kubity-po) коммуникационные технологии благодаря феномену квантовой запутанности. Исследователи работают над технологией, с помощью которой можно передавать два квантовых бита (кубита) между двумя любыми точками на Земле. Кубиты могут быть и 0, и 1 одновременно, могут быть запутанными: их «судьбы» связаны так, что любое воздействие на один из кубитов моментально влияет на состояние другого.

Это привносит два свойства, недоступные сегодняшней Сети. Первое: запутанность предоставляет улучшенную координацию между отдаленными точками. Это, в свою очередь, сильно упрощает синхронизацию часов или связь отдаленных телескопов для получения лучших изображений. Второе свойство — естественная безопасность, предоставляемая запутанностью. Если два кубита максимально запутаны, ничто во Вселенной не сможет запутаться (https://naked-science.ru/article/video/kvantovyy-internet-budushchego) с ними. Это делает запутанность уникальным способом защиты и приватности.

Также известны и многие другие применения квантового интернета — скорее всего, их обнаружится еще больше, как только сети запустятся. Исследователи из QuTech нацелены на разработку квантового интернета, отличающегося технологическими возможностями и соответствующим применением.

На самых первых стадиях разработки настоящей квантовой сети — подготовка и расчет сети — уже можно передавать кубиты между двумя любыми сетевыми узлами, по кубиту за раз. Это представляет собой серьезную поддержку криптографических применений квантовой сети. Последние стадии — долгосрочная цель подключения в сеть больших квантовых компьютеров, на которых можно выполнять любые квантовые задачи.

Ожидается, что первые настоящие квантовые сети, предоставляющие непрерывную передачу кубитов, реализуют в ближайшие годы, предвещая расцвет крупномасштабного квантового интернета.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/sci/predlozhen-plan-po-razvitiyu)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: digitalman от Октябрь 22, 2018, 21:30:06
Википедия:

Цитировать
Кот Шрёдингера — мысленный эксперимент, предложенный австрийским физиком-теоретиком, одним из создателей квантовой механики, Эрвином Шрёдингером, которым он хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим.
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 28, 2018, 16:18:13
Разработана модель по защите кубитов от внешнего шума

(https://a.radikal.ru/a00/1810/47/feea275c5599.jpg)

Исследователи из Германии комплексно исследовали экранирование электрического и магнитного шума для проведения эффективных квантовых вычислений с использованием спиновых кубитов.

Профессор Гуидо Буркард и его команда физиков из Констанцского университета разработали теоретическую концепцию обработки квантовой информации. Они нашли способ экранировать электрический и магнитный шум на короткое время. Это позволит использовать спины в качестве памяти на квантовых компьютерах: увеличится время их когерентности, и в этот период можно успеть выполнить многотысячные компьютерные операции. Исследование опубликовано (http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.177701) в журнале Physical Review Letters.

Технологическое видение разработки квантового компьютера зависит не только от информатики и информационных технологий. Новое понимание теоретической физики влияет и на прогресс практической реализации. Каждый компьютер или коммуникационное устройство содержит информацию, встроенную в физические системы.

В контексте разработки квантового компьютера спиновые кубиты и их магнитные свойства находятся (https://naked-science.ru/article/sci/predlozhen-plan-po-razvitiyu) в центре внимания. Для использования спинов в качестве памяти в квантовых технологиях нужно выстроить их в линию, иначе их нельзя будет контролировать необходимым образом.

(https://naked-science.ru/sites/default/files/images_custom/2018/10/qubqub.png)
Схематическое изображения новых спиновых кубитов, состоящих из четырех электронов (красный) и их спинов (синий) в полупроводниковой среде (серый) / © Maximilian Russ/Guido Burkard

«Обычно магниты контролируются магнитными полями, как стрелка компаса направляет магнитное поле Земли, — объясняет профессор Буркард. — В нашем случае частицы невероятно малы, а магниты — очень слабы, из-за чего контролировать их крайне сложно».

Физики сталкиваются с этой проблемой в работе с электрическими полями, когда несколько электронов — в данном случае четыре — формируют (https://naked-science.ru/article/sci/sozdana-pervaya-iskusstvennaya) квантовый бит. Другая сложность связана с тем, что ученые имеют дело с электронными спинами, которые, в свою очередь, очень чувствительные и хрупкие. Даже в твердых телах из кремния они реагируют на внешнее воздействие электрического или магнитного шума. Это исследование сосредоточено на теоретических моделях и вычислении того, как квантовые биты можно защитить от этого шума — важное добавление к основному исследованию для квантового компьютера. Если изолировать шум даже на короткий период, за эти доли секунды все равно можно успеть выполнить тысячи компьютерных операций — по крайней мере в теории.

Далее физики из Констанца начнут (https://naked-science.ru/article/sci/razrabotan-novyy-sposob-podscheta) экспериментальную работу со своими коллегами, чтобы испытать теорию. Впервые в этих тестах будет задействовано четыре электрона, а не три, что потенциально может быть использовано партнерами из Принстона. В то время как физики в Констанце предоставляют теоретическую основу, их коллеги из США проводят экспериментальную часть работы.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/sci/razrabotana-model-po-zashchite-kubitov)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: digitalman от Октябрь 29, 2018, 06:22:34
У меня вопрос: что такое Кот Шредингера? И чем он отличается от "Чеширского" кота в Сказке про Алису в стране Чудес?
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Декабрь 15, 2018, 23:17:00
Как работает квантовый компьютер

(https://naked-science.ru/sites/default/files/styles/full_size/public/field/image/ibm4-1.jpg?itok=SuHd9b67)

Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, что такое квантовый компьютер и как он работает?

В широком смысле квантовый компьютер — это вычислительное устройство, использующее для передачи и обработки данных явления квантовой механики.

Его главное отличие от обычного компьютера — метод предоставления информации. В классическом вычислительном устройстве обработка информации достигается посредством бинарного кода. Бит, как мы знаем, обладает двумя базовыми состояниями — нулем и единицей. И может находиться лишь в каком-то конкретном.

В свою очередь, работа квантового компьютера основана на концепции суперпозиции, а вместо обычных битов применяются кубиты. Благодаря суперпозиции, кубит может иметь значения, полученные за счет комбинирования нуля и единицы. Так что он может иметь два этих состояния одновременно. А как именно работает квантовый компьютер, вы узнаете, если посмотрите видео.



Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/video/kak-rabotaet-kvantovyy-kompyuter)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Январь 09, 2019, 21:56:57
IBM создала первый «персональный» квантовый компьютер

«Голубой гигант» продемонстрировал прототип квантового 20-кубитного компьютера в оригинальном компактном корпусе. Корпорация позиционирует новинку как устройство для научного и коммерческого использования.

IBM показала Q System One

Корпорация IBM представила Q System One – компактный модульный квантовый компьютер, который сами представители компании окрестили «первой в мире интегрированной универсальной квантовой вычислительной системой, разработанной для научного и коммерческого применения».

Анонсированная на международной выставке потребительской электроники CES 2019 система представляет собой 20-кубитное вычислительное устройство четвертого поколения, заключенное в герметичный корпус в форме куба с гранью длинной 2,75 м, который выполнен из боросиликатного стекла толщиной 1,27 см. Помимо квантового процессора в корпусе Q System One располагаются различные управляющие модули, а также система охлаждения.

Выбор материала корпуса, по данным ресурса Engadget, обоснован простотой поддержания необходимой для функционирования устройства температуры – порядка 10 милликельвинов, то есть достаточно близко к абсолютному нулю. Кроме того, конструкция корпуса позволяет предохранять компоненты квантового компьютера от нежелательных вибраций, способных привести к возникновению вычислительных ошибок в процессе его работы.

«Объединение всего этого в первый интегрированный квантовый компьютер общего назначения является знаковым моментом для IBM, учитывая ее историю», – цитирует Дарио Джила (Dario Gil), главного операционного директора IBM Research, издание Financial Times, противопоставляя новинку лабораторным образцам квантовых вычислительных систем прошлых лет, которые порой занимали собой целые комнаты.

(http://filearchive.cnews.ru/img/files/2019/01/08/qsystemoneibm.png)
Прототип квантового компьютера IBM Q System One

Несмотря на относительную компактность новинки, продемонстрировать полноразмерный работающий прототип в IBM не отважились – вместо него взору публики предстала уменьшенная до 2,25 м версия Q System One с отсутствующей задней панелью, за которой скрываются модули охлаждения, питания и управления, а также без защитного «колпака», под которым прячется собственно квантовый компьютер. Последнее сделано для удобства посетителей выставки, позволяя им рассмотреть все компоненты устройства.

Тем не менее, по словам Боба Сатора (Bob Sutor), вице-президента IBM Research, у IBM есть «полностью работоспособный» прототип Q System One в Йорктаун Хайтс (Нью-Йорк, США), который уже применяется при проведении экспериментов.

(http://filearchive.cnews.ru/img/files/2019/01/08/ibmqsystemone600.jpg)
Уменьшенный образец IBM Q System One, продемонстрированный широкой публике

Компания также планирует открыть центр квантовых вычислений в Покипси (Нью-Йорк, США) для работы над усовершенствованной версией Q System One. Создатели еще не решили, подвергнется ли переработке йорктаунский прототип или изделие будет собираться «с нуля».

О квантовых вычислениях
Квантовые компьютеры в отличие от классических вычислительных машин оперируют не битами, а кубитами, которые могут находится не только в состояниях «1» и «0», но и их суперпозиции. При разработке квантовых вычислительных устройств ученые стараются ввести кубиты в состояние квантовой запутанности. Суть явления заключается в том, что изменение одного кубита всегда влияет на состояние связанных с ним соседей. Благодаря этому квантовые компьютеры потенциально способны демонстрировать высочайшую производительность в вычислениях.

Важной вехой для квантовых технологий считается достижение так называемого квантового превосходства (Quantum supremacy) — способности производить вычисления быстрее классических систем.

Главной проблемой квантовых технологий на текущем этапе развития является возникновение в процессе работы большого количество ошибок, нуждающихся в коррекции.

Квантовые технологии считаются перспективными и вызывают интерес у крупнейших игроков рынка вычислительной техники. Так, в январе 2018 г. Intel представила свой 49-кубитный процессор Tangle Lake, а ранее CNews сообщал о создании учеными из Мэрилендского университета в Колледж-Парке симулятора 53-кубитного квантового компьютера на иттербиевых ионах и «первого в мире коммерческого квантового компьютера» IBM Q, доступ к которому возможен через облачный сервис IBM Cloud. Проект развивался на базе облачной вычислительной платформы IBM Quantum Experience.

Область применения квантовых вычислений
IBM применяет квантовые вычисления для решения задач моделирования в химии, так как классические компьютеры не способны смоделировать квантовые состояния даже простой молекулы из-за их большого количества. В перспективе компания планирует заняться моделированием сложных молекул и высокоточным предсказанием химических свойств.

Квантовые вычисления в перспективе могут быть использованы для создания новых медикаментов, так как с их помощью можно моделировать сложные молекулярные и химические реакции. Также они найдут применение в глобальной логистике, где помогут в построении каналов поставок в наиболее загруженные периоды времени. В сфере инвестиций квантовые инструменты применимы для моделирования финансовых данных и ликвидации факторов риска в процессе инвестиций. Кроме того, они дадут возможность обрабатывать колоссальные объемы данных с помощью искусственного интеллекта, что пригодится при поиске изображений или видео. Также квантовые алгоритмы смогут повысить безопасность облачных вычислений и конфиденциальной информации за счет законов квантовой физики.

Источник: CNews (http://www.cnews.ru/news/top/2019-01-08_ibm_predstavila_samyj_kompaktnyj_kvantovyj?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: digitalman от Январь 24, 2019, 03:07:35
Цитировать
Вот на этой "Web-страничке", тоже можно легко сломать Мозг (если он конечно есть).
http://www.membrana.ru (http://www.membrana.ru)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Апрель 06, 2019, 16:31:48
Квантовый компьютер Михаила Лукина решил первую серьезную задачу

(https://cdn23.img.ria.ru/images/153321/09/1533210991_0:3:1036:586_600x0_80_0_0_d7c6e7775bc3382884ba522872ab5103.jpg)
© Иллюстрация РИА Новости . Depositphotos / agsandrew, Depositphotos / maxkabakov

Квантовая вычислительная машина, созданная в Гарварде группой Михаила Лукина, решила первую серьезную задачу, экспериментально подтвердив теорию, описывающую рождение Вселенной и переходы между разными формами материи. Выводы ученых были опубликованы в журнале Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-019-1070-1).

Почти все элементы и химические соединения, существующие во Вселенной, могут принимать четыре разных агрегатных формы материи – превращаться в твердое тело, жидкость, газ и плазму. Эти превращения, так называемые фазовые переходы, уже много столетий изучаются физиками, и пока ученые не могут уверенно сказать, что они полностью понимают все подобные процессы.

Все эти превращения описываются сегодня при помощи одной и той же теории, так называемого механизма Киббла-Журека, разработанного Томом Кибблом и Войцехом Журеком в конце 1980 годов для описания процесса рождения Вселенной и появления в ней неоднородностей.

Они показали, что фазовые переходы возникают благодаря формированию так называемых топологических дефектов, особых точек с "неправильными" физическими свойствами, которые нарушают симметрию и которые нельзя "разгладить" в рамках той системы, где они рождаются. Источником этих дефектов выступают тепловые или квантовые флуктуации.

Справедливость этой теории, как пишут Лукин и его коллеги, была много раз доказана экспериментальным путем для "классических" фазовых переходов. При этом ученым не удавалось полностью проверить ее, наблюдая за объектами, чье поведение полностью описывается законами квантового мира.

Эту задачу удалось решить ученым из Гарварда, используя мощный квантовый компьютер, о создании которого Михаил Лукин объявил на конференции в Москве в июле 2017 года. Он объединяет в себе 51 кубит, квантовых ячеек памяти и вычислительных блоков, что позволяет ему входить в пятерку самых мощных систем такого рода.

Роль кубитов в данном случае играют особые частицы, которые физики называют "атомами Ридберга". Они представляют собой атомы рубидия-87, чей последний электрон был "отодвинут" на огромное расстояние от ядра при помощи особых лазерных или радиоволновых импульсов. Благодаря этому размер атома увеличивается примерно в миллион раз.

По этой причине подобными "атомами" гораздо проще манипулировать, чем их обычными "кузенами". Вдобавок, они обладают одним чрезвычайно полезным свойством для квантовых компьютеров – они отталкивают друг друга и взаимодействуют друг с другом на очень больших расстояниях.

Это позволило Лукину и его команде превратить набор из нескольких десятков подобных "атомов" в аналоговый квантовый компьютер, выстроив их в длинную цепочку. Работой этих кубитов ученые могут управлять, обстреливая их еще одним лазером.

Подобные машины, как отмечал профессор Гарварда в интервью (https://ria.ru/20180109/1511962552.html) РИА "Новости", можно использовать не только для проведения вычислений, но и "прямых" наблюдений за процессами в квантовом мире. Ученые воспользовались им для проверки квантовой версии теории Киббла-Журека, особым образом меняя состояние атомов и наблюдая за их взаимодействиями.

Как оказалось, эти математические выкладки вполне корректно предсказывали то, как формировались квантовые топологические дефекты внутри квантового компьютера, и как часто и где они возникали в зависимости от скорости манипуляций кубитами и их изначального состояния.

Вдобавок, ученые просчитали несколько спорных и очень сложных ситуаций и обнаружили несколько намеков на то, как можно ускорить работу их компьютера и похожих на него вычислительных систем, а также применять их для просчета внутренней структуры ядер атомов и поведения элементарных частиц.

Источник: РИА Новости (https://ria.ru/20190402/1552324858.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 16, 2019, 23:34:52
Microsoft открыл код Quantum Development Kit для разработки квантовых алгоритмов

(https://venturebeat.com/wp-content/uploads/2019/05/microsoft-quantum-oss.gif?fit=400%2C200&strip=all)

Компания Microsoft объявила (https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2019/07/11/microsoft-quantum-oss-available-github/) об открытии исходных текстов пакета Quantum Development Kit (https://www.microsoft.com/en-us/quantum/development-kit) (QDK), ориентированного на разработку приложений для квантовых компьютеров. В дополнение к ранее опубликованным примерам (https://github.com/Microsoft/Quantum) квантовых приложений и библиотекам (https://github.com/microsoft/QuantumLibraries), теперь опубликованы исходные тексты компилятора (https://github.com/microsoft/qsharp-compiler/) для языка Q#, runtime-компонентов (https://github.com/microsoft/qsharp-runtime), квантового симулятора (https://github.com/microsoft/qsharp-runtime/blob/master/src/Simulation), обработчика LanguageServer (https://github.com/microsoft/qsharp-compiler/blob/master/src/QsCompiler/LanguageServer) для интеграции с интегрированными средами разработки, а также дополнений к редактору Visual Studio Code (https://github.com/microsoft/qsharp-compiler/blob/master/src/VSCodeExtension) и пакету Visual Studio (https://github.com/microsoft/qsharp-compiler/blob/master/src/VisualStudioExtension). Код опубликован (https://github.com/microsoft/qsharp-compiler/) под лицензией MIT, проект доступен на GitHub для приёма изменений и исправлений от сообщества.

Для разработки квантовых алгоритмов предлагается использовать предметно-ориентированный язык Q# (https://ru.wikipedia.org/wiki/Q_Sharp), предоставляющий средства для манипуляции кубитами. Язык Q# во многом напоминает языки C# и F#, отличаясь применением ключевого слова "function" для определения функций, новым ключевым словом "operation" для квантовых операций, отсутствием многострочных комментариев и применением assert вместо обработчиков исключений.

Для разработки на Q# могут использоваться платформы Windows, Linux и macOS, которые поддерживаются в Quantum Development Kit. Разрабатываемые квантовые алгоритмы могут тестироваться в симуляторе, способном обрабатывать до 32 кубитов на обычном ПК и до 40 кубитов в облаке Azure. Для IDE предоставляются модули для подсветки синтаксиса и отладчик, позволяющий устанавливать точки останова в коде на Q#, выполнять пошаговую отладку, оценивать необходимые для выполнения квантового алгоритма ресурсы и ориентировочную стоимость решения.

Источник: OpenNET (http://www.opennet.ru/opennews/art.shtml?num=51096)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Июль 19, 2019, 19:42:22
Ученые нашли способ ускорить работу квантового компьютера в 200 раз

(http://www.imageup.ru/img224/3430698/physicists-demonstrate-a-quantum-fredkin-gate1.jpg)

Австралийские исследователи создали самые быстрые в мире квантовые вентили на атомах кремния. Эти устройства позволят ускорить работу квантового компьютера примерно в 200 раз по сравнению с существующими аналогами.

Каждая вычислительная машина нуждается в логических вентилях — устройствах, которые производят логические операции. В них поступает информация в виде битов или кубитов. Число входящих сигналов может быть от одного до трех. То есть, например, в двухбитные вентили поступают два сигнала, которые обрабатываются внутри него и выходят в виде одного потока информации. Эти устройства очень важны для обеспечения вычислений, и скорость их работы напрямую влияет на быстродействие компьютера.

Кубиты, в отличие от битов, кодируют информацию не двумя сигналами — нулями и единицами, — а тремя. Кроме значений «0» и «1», они могут принимать суперпозицию между этими двумя состояниями. Это обеспечивается благодаря использованию в качестве кубитов значения спина электронов. Однако скорость логических операций с кубитами была довольно мала и считалась «узким местом» в быстродействии квантовых компьютеров.

Но команда ученых из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии создала (http://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1381-2) самые быстрые в мире двухкубитные квантовые вентили. Для этого исследователи использовали атомы кремния, которые поместили на самое близкое возможное расстояние. Затем в режиме реального времени ученые следили за состоянием спинов электронов в этих атомах.

В результате авторам работы удалось добиться скорости одной операции в 0,8 наносекунды. Это примерно в 200 раз быстрее аналогов. Реализация такой технологии долгое время считалась невозможной, так как требует высокой точности измерений и большого количества разного оборудования. Но ученые доказали такую возможность и реализовали ее на практике.

По словам специалистов, они впервые показали, что можно управлять веществом на атомном уровне и их технология обладает массой преимуществ, самое главное из которых — высочайшая скорость работы.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/hi-tech/uchenye-nashli-sposob-uskorit)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Август 15, 2019, 20:28:50
Российские ученые нашли способ сделать квантовый компьютер эффективнее

Нарушения принципа эргодичности подсказали ученым наиболее эффективные алгоритмы для квантового компьютера.


(https://images11.popmeh.ru/upload/img_cache/046/046a9ed558841396348815de38fed675_ce_1920x1024x0x28_cropped_800x427.jpg)

Физики, в том числе сотрудники Института теоретической физики имени Ландау изучили, как в больших квантовых системах нарушается принцип эргодичности. Помимо того, что исследование позволяет лучше понять поведение таких систем, его результаты полезны для разработки поисковых алгоритмов для квантовых компьютеров. Поиск информации в больших базах данных — задача, с которой квантовый компьютер справляется намного эффективнее классического, поэтому создание работающих алгоритмов является крайне актуальным. Работа опубликована в журнале Annals of Physics (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000349161930171X).

Принцип эргодичности — свойство динамических систем проходить по всем доступным для них состояниям. При этом неважно, из какого начального состояния стартовал процесс, необходимо лишь, чтобы время ожидания было достаточно большим. Если в качестве динамической системы рассмотреть один атом в комнате, то, подождав достаточно долго, мы обнаружим, что он побывал во всех углах этой комнаты. Но если представить, что у нас есть не один, а целое множество атомов, которые образуют кристалл, то окажется, что принцип эргодичности нарушен, так как каждый из атомов всегда находится в окрестностях одной точки. Такая же ситуация наблюдается, если у нас имеется не кристалл, а стекло. Возникает вопрос: если имеется большая, но конечного размера квантово-механическая система, в каких условиях она удовлетворяет принципу эргодичности, а в каких нет, и как происходит превращение одного состояния в другое.

Этот вопрос интересен не только с чисто научной точки зрения. Постепенно люди научаются создавать очень большие, хорошо изолированные от внешнего мира квантовые системы — квантовые компьютеры. Самый большой из существующих принадлежит компании Google и состоит примерно из 70 кубитов. Через несколько лет, вероятно, появятся квантовые компьютеры из сотен и тысяч кубитов. К таким большим системам уже приложимы понятия квантовой статистической физики, и в частности — теории квантовых стекол (https://postnauka.ru/video/43678), то есть квантовых систем, нарушающих принцип эргодичности. Из теории таких систем мы уже знаем некоторые их свойства, и они накладывают серьезные ограничения на возможности работы квантовых компьютеров —однако еще далеко не все в этой области физики понято, и не все существенные ограничения выявлены.

Авторы работали с относительно простой моделью, включающей большое количество переменных. Они выясняли, в какой области параметров системы она находится в эргодической фазе, в какой — нет, и как эта эргодическая фаза устроена. Модель представляла собой куб в пространстве большого числа измерений: n-мерный куб, где n очень велико. Соответственно, количество вершин такого куба — 2n — было огромным. Каждой вершине куба приписывалось некое случайное значение энергии, причем все значения выбирались из одного и того же гауссова распределения с постоянной шириной. Дальше ученые предполагали, что есть частица, способная прыгать с вершины на вершину — амплитуда такого квантового прыжка была небольшой и задавалась изначально. Физики хотели выяснить, будет ли такая частица уходить сколь угодно далеко или вскоре остановится.

Оказалось, что у этой задачи есть три возможных решения, зависящих от энергии частицы. Есть область энергий частицы, в которой она перемещается по всему кубу. Есть область, когда она прыгает только на несколько ближайших вершин. И есть промежуточная область, в которой частица, начав движение с какой-то случайной точки, через большое время оказывается распределена по части куба (то есть ее можно обнаружить в любой точке этой области куба). Число точек, до которых частица может добраться в этом случае — 2an, где a — число от 0 до 1. С одной стороны — это большое число, но с другой — это всего лишь малая доля от всех возможных вершин. Например, если a равно 0,5, 2an представляет собой корень из общего числа вершин.

«Мы выяснили, что есть широкая область параметров задачи, в которой реализуется именно такое промежуточное состояние», рассказывает один из авторов работы, заведующий сектором квантовой мезоскопии ИТФ имени Ландау Михаил Фейгельман. «Более того, характерное время t, за которое частица «расползается» по этой области пространства, оказывается очень большим — оно растет как экспонента от числа узлов n, то есть t ~ 2nb, где b — другое число, находящееся между 0 и 1. В этом смысле такое поведение очень похоже на состояние стекла — можно сказать, это его простейшая модель. Стекло характерно тем, что в нем имеется много очень медленных движений. Если посмотреть на стекла возрастом несколько сотен лет, становится очевидно, что это вязкая жидкость: они явно утолщаются книзу и истончаются вверху. Время, за которое что-то в стеклах меняется, конечно, но очень велико. Причем у стекла нет какого-то одного определенного времени изменений, есть много разных — какие-то части быстрее двигаются, какие-то медленнее. Наша модель — первая, в которой удалось получить теоретические результаты для таких «стеклоподобных» квантовых систем, находящихся в строгой изоляции от внешнего мира, и проверить эти предсказания при помощи прямого численного эксперимента».

Кроме того, изученная физиками модель будет полезной для исследования квантовых алгоритмов. Около 20 лет назад было строго доказано, что в решении задачи по поиску в больших базах данных квантовый компьютер может быть эффективнее классического. Для этого был придуман так называемый алгоритм Гровера. Число операций, необходимых для классического поиска в бесструктурной базе данных размера N, также имеет порядок N. «Для связи с исследованной моделью будем считать, что позиции в базе данных соответствуют узлам гиперкуба, то есть N= 2n. Квантовый алгоритм Гровера позволяет осуществить поиск за ходов, — объясняет Фейгельман. — Но этот алгоритм очень чувствителен ко всевозможным ошибкам. Чтобы искать что-то в базе с его помощью, нужно иметь настоящий, не существующий пока нигде квантовый компьютер, который умеет исправлять свои ошибки и работает бесконечно долго. В ближайшее время подобные машины созданы не будут. Поэтому многих интересует вопрос: нельзя ли придумать пусть не такой быстрый, но зато более устойчивый алгоритм, при помощи которого можно было бы находить хорошие решения за несколько большее число ходов, чем теоретический предел Гровера, но зато без обязательного требования коррекции всех ошибок».

К ответу на этот вопрос недавно попытались подойти теоретики из Google. Математически алгоритмы поиска чего-либо в базе (и родственные им задачи оптимизации) напоминают модели стекол. Физики из Google изучали (http://lanl.arxiv.org/abs/1802.09542) довольно простую модель на гиперкубе. Логика их работы была следующей: пусть у нас есть относительно небольшой набор «хороших» вершин на кубе (формально, это вершины с одной и той же низкой (отрицательной) энергией, в то время как все остальные вершины имеют нулевую энергию). Их число M велико, но гораздо меньше полного числа вершин 2n. Мы знаем одну из «хороших» вершин и хотим найти другие подобные. Авторы работы выясняли, можно ли их найти, предоставив систему своей квантовой эволюции, и сколько времени займет этот процесс? «В работе физиков из Google были сделаны умеренно оптимистичные выводы, однако сама по себе модель была слишком упрощенной, — поясняет Фейгельман. — Наша работа предлагает развитие этой идеи в более сложных системах. Найти самое лучшее решение за разумное время в подобных задачах по поиску может быть и невозможно — но можно найти достаточно хорошее решение. И таких достаточно хороших решений много, но во много раз меньше, чем всех возможных состояний. В этом смысле устраивающий нас результат очень похож на промежуточную неэргодическую фазу в описанной нами модели квантового стекла».

Развитием этой чисто теоретической работы, как предполагают ее авторы, может оказаться предложение некоторой физической системы — специального вида цепочки из сверхпроводящих джозефсоновских контактов (такой контакт образуют два сверхпроводника, соединенные тонкой прослойкой диэлектрика, через которую также протекает сверхпроводящий ток). Предварительные результаты показывают, что такая цепочка может иметь свойства, похожие на те, что были обнаружены в описанной учеными теоретической модели — но, что важно, ее можно сконструировать экспериментально и исследовать реальное поведение.

Источник: ПМ (https://www.popmech.ru/science/news-499102-rossiyskie-uchenye-nashli-sposob-sdelat-kvantovyy-kompyuter-effektivnee/#part1)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Август 18, 2019, 22:20:33
Ученым удалось вновь получить редкий тип сверхпроводимости

(https://naked-science.ru/sites/default/files/styles/full_size/public/field/image/zagruzhennoe_3.jpeg?itok=y_H6b4UH)

Команда физиков смогла получить топологическую сверхпроводимость на джозефсоновском контакте. Открытие поможет разработать квантовые компьютеры, защищенные от ошибок.

Топологически защищенными, или топологическими изоляторами, называют материалы, в которых наблюдается сложная структура энергетических зон. Благодаря этому на их поверхности возникает проводящее состояние. Электроны в таких материалах не могут рассеиваться в объеме, и их направление движения можно точно определить.

Это свойство топологических проводников делает их перспективными в использовании в качестве кубитов в квантовых компьютерах. Кубиты обычно страдают от неустойчивости, но новые материалы могут это исправить.

Прорыв в этом направлении сделали (https://arxiv.org/pdf/1906.01179.pdf) ученые из Нью-Йоркского университета. Они проанализировали переход из обычного состояния сверхпроводимости в новое топологическое, измерив энергетический барьер между ними. В качестве модели, на которой проводились исследования, ученые использовали джозефсоновский контакт — соединение двух сверхпроводников, между которыми находится слой диэлектрика. Его создали, используя два материала — алюминий и арсенид индия.

Получив величину энергии перехода, ученые сосредоточили свое внимание на майорановских фермионах — частицах, которые одновременно являются своей же античастицей. Майорановские фермионы — лучшие кандидаты на роль кубитов. Однако до сих пор их оказывается очень трудно получить. Расчеты американских физиков позволяют на шаг приблизиться к созданию двумерных платформ, на которых было бы возможно существование стабильных майорановских фермионов.

Именно такие новые платформы смогут применяться в квантовых компьютерах для обеспечения безопасных и быстрых вычислений. По словам ученых, их работа открывает путь для построения масштабируемых топологических кубитов и манипулирования их состояниями.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/physics/uchenym-udalos-vnov-poluchit)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Август 29, 2019, 23:29:21
Квантовые компьютеры позволят манипулировать структурой времени и пространства

Учёные Университета Квинсленда уверены, что в будущем квантовые компьютеры дадут возможность управлять структурой времени и пространства.


(https://images11.popmeh.ru/upload/img_cache/75a/75a54148be11cca96547e4bdeadd3729_ce_3000x1600x0x9_cropped_800x427.jpeg)

«Представьте себе два космических корабля, которых должны выстрелить друг в друга в определенное время, одновременно уклоняясь от атаки противника. Логично, что если один из них выстрелит слишком рано, то он уничтожит другого. По теории относительности Эйнштейна некий враг со стороны мог бы использовать принципы общей теории относительности, поместив достаточно массивный объект — например, планету — ближе к одному космическому кораблю, чтобы замедлить течение времени. Из-за временной задержки, корабль, удаленный от массивного объекта, будет стрелять раньше, уничтожая тот, что находится ближе к планете», — заявила Science Daily один из авторов исследования физик Университета Квинсленда Магдалена Зич.

В реализации подобного принципа, по мнению исследователей, могут помочь квантовые компьютеры будущего. Они, гипотетически, смогут использовать теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику с её принципом суперпозиции (суперпозиция состояний, которые не могут быть реализованы одновременно с классической точки зрения).

«Если подобное станет реальностью, то появился бы новый способ развития событий, при котором ни одно из событий не было бы первым или вторым, но в подлинном квантовом состоянии могло бы быть и первым, и вторым. Такие квантовые компьютеры позволили бы выполнять операции гораздо более эффективно, чем устройства, работающие в фиксированной последовательности в привычном нам времени», — отмечает Зич.

Источник: ПМ (https://www.popmech.ru/science/news-502472-kvantovye-kompyutery-pozvolyat-manipulirovat-strukturoy-vremeni-i-prostranstva/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 12, 2019, 21:16:44
Стало известно, где будет находиться первый за пределами США квантовый компьютер IBM

Его установят в будущем году


Компания IBM и немецкий исследовательский институт Фраунгофера объединят усилия, направленные на исследование потенциала квантовых вычислений. Это произойдет при поддержке государства, планирующего в течение двух лет инвестировать в более широкие исследования в этой области 650 миллионов евро.

(https://www.ixbt.com/img/x780/n1/news/2019/8/3/Capture_0_large.JPG)

О поддержке со стороны Берлина было объявлено на вчерашней встрече канцлера Ангелы Меркель и генерального директора IBM Джинни Рометти. Решение стимулировать исследования стало результатом того, что крупнейшая экономика Европы стремится догнать Соединенные Штаты и Китай в глобальной гонке технологий.

Уже в будущем году IBM установит квантовый компьютер Q System One на одном из своих предприятий в Германии в партнерстве с институтом Фраунгофера для создания исследовательского подразделения и сообщества вокруг него. Немецкие исследователи смогут использовать квантовый компьютер через облако IBM, а пока они получат доступ к американскому исследовательскому форуму Q Network IBM в США. Отметим, что это первый квантовый компьютер, который IBM развернет за пределами США.

Источник: IXBT (https://www.ixbt.com/news/2019/09/11/stalo-izvestno-gde-budet-nahoditsja-pervyj-za-predelami-ssha-kvantovyj-kompjuter-ibm.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 21, 2019, 13:02:55
Создан квантовый компьютер «для бедных», работающий при комнатной температуре

В нем используется спинтроника


Исследователи из университетов Тохоку и Пердью разработали нетрадиционную вычислительную схему, построенную на использовании тепловых флуктуаций, и продемонстрировали работоспособность этой концепции для вероятностных вычислений.

(https://www.ixbt.com/img/x780/n1/news/2019/8/5/P-bit_research.jpg)

Вероятностные вычисления — вычисления с использованием вероятностных битов, или p-битов, состояние которых колеблется во времени между «0» и «1». Можно провести аналогию с квантовыми вычислениями, в которых используется суперпозиция квантовых битов или q-битов, принимающих значения «0» и «1» одновременно (точнее способных находиться в их суперпозиции).

В созданном исследователями элементарном вероятностном компьютере, основанном на концепциях асинхронных нейронных сетей, p-биты были реализованы в стохастическом магнитном туннельном переходе (s-MTJ). Для демонстрации была выбрана целочисленная факторизация как наглядный пример задач оптимизации.

(https://www.ixbt.com/img/x257/n1/news/2019/8/5/Tohoku_Poor-man_q-bit_1.jpg)  (https://www.ixbt.com/img/x257/n1/news/2019/8/5/Tohoku_Poor-man_q-bit_2.jpg)  (https://www.ixbt.com/img/x257/n1/news/2019/8/5/Tohoku_Poor-man_q-bit_3.jpg)

Ожидается, что квантовые вычисления помогут решить сложные задачи, включая оптимизацию, которые классические компьютеры эффективно решить не могут. В то время как большинство q-битов работают при чрезвычайно низкой температуре и часто взаимодействуют только с соседними q-битами, p-биты спинтроники могут использоваться как q-биты, но работают при комнатной температуре с возможностью корреляции электрическими средствами с несколькими p-битами даже на больших расстояниях. Кроме того, p-биты могут быть реализованы путем небольшого изменения технологии магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM).

Продемонстрированная вычислительная схема, основанная на технологии спинтроники, особенно привлекательна для определенных классов задач, где приемлемы приближенные решения, потому что вероятностный компьютер использует естественную стохастичность s-MTJ вместо искусственного введения ее в детерминированный компьютер. По сравнению с квантовыми компьютерами вероятностные компьютеры спинтроники привлекательны с точки зрения работы при комнатной температуре, простоты реализации и наличия хорошо освоенных технологий MRAM.

Источник: IXBT (https://www.ixbt.com/news/2019/09/20/sozdan-kvantovyj-kompjuter-dlja-bednyh-rabotajushij-pri-komnatnoj-temperature.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Сентябрь 21, 2019, 18:45:41
Google создал мощнейший в мире компьютер

(https://icdn.lenta.ru/images/2019/09/21/13/20190921133719218/pic_97dfc4ccc9933c9ff2964fb168e46654.jpg)
Фото: Matthias Balk / dpa / Global Look

Американская Google создала самый мощный в мире квантовый компьютер, способный на порядки быстрее проводить вычисления, чем Summit от IBM, считающийся мощнейшим в мире суперкомпьютером, сообщает (https://www.ft.com/content/b9bb4e54-dbc1-11e9-8f9b-77216ebe1f17) Financial Times.

Британская газета пишет, что расчет, на выполнение которого устройству от IBM требуется 10 тысяч лет, компьютер от Google совершил за 200 секунд, а данная информация, впервые опубликованная в научном докладе на сайте НАСА, впоследствии была удалена. Отмечается, что в настоящее время квантовый компьютер от Google способен выполнять только один технический расчет, а к решению практических задач устройство будет готово через несколько лет.

«Насколько нам известно, проведенный эксперимент представляет первое вычисление, которое может быть выполнено только на квантовом процессоре», — цитирует издание материал. Там же говорится, что «такое серьезное ускорение по сравнению с известными классическими алгоритмами обеспечивает экспериментальную реализацию квантового превосходства в вычислительной задаче».

Газета пишет, что разработчики Google назвали свой компьютер «важной вехой на пути к полномасштабному квантовому вычислительному процессу», и предсказали, что увеличение мощи квантовых компьютеров в разы превысит показатели прогрессии, фигурирующей в законе Гордона Мура.

Financial Times указывает, что Google отказался от соответствующих комментариев.

В ноябре 2017 года руководитель направления квантовых компьютеров IBM Дарио Гил сообщил (https://lenta.ru/news/2017/11/11/50qubits/), что разработчики создали работающий прототип вычислительной машины мощностью 50 кубитов (квантовых битов).

В классическом компьютере информация представлена с помощью битов, принимающих только значения 0 или 1. В квантовом компьютере понятие (классического) бита обобщается до квантового бита (кубита), принимающего бесконечное число значений, каждое из которых является квантовой суперпозицией базисных состояний 0 и 1 (пара значений квантовой характеристики частицы, например, атома, электрона или фотона, в частности, ориентация спина). Физическими носителями в таком устройстве выступают, например, специальные сверхпроводящие твердотельные материалы, частицы в которых могут быть приведены в особое возбужденное (квантовое) состояние, идентифицируемое как состояние кубита. Управлять подобным материалом (и квантовыми состояниями) можно, например, лазером.

Источник: Lenta.Ru (https://lenta.ru/news/2019/09/21/google/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 02, 2019, 23:24:41
В НИТУ «МИСиС» заработал первый в России прототип квантового компьютера

Основой кубитов в нем служат сверхпроводящие материалы


Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС» сообщил о запуске первого в России прототипа квантового компьютера. Конфигурация прототипа включает два кубита, основой которых служат сверхпроводящие материалы.

(https://www.ixbt.com/img/x780/n1/news/2019/9/3/1_large.jpg)

В ходе испытаний компьютер выполнял квантовый алгоритм решения задачи перебора, известный как алгоритм Гровера (https://www.ixbt.com/click/?c=53616c7465645f5f81c8be368f5476d12063eafea407a32cc778c23453c2a5b27bfcbd3b3cb0cb20ec07b862cf6cb1668d4eaf38a0454b9e2f7c47c62247c76a27c683a434ac3fd2ff35f4412438257d53db34920c6d23b09e0a74911f18625531b5299b75c0b8fd3053923c75a8e3f5dec44db3b548126e5530c9580f383797d690e4097a9b7c91994d79cb7bed61c36798aedb6d3fba2a478e653d106a0904&h=b46639ffa803459cdbc7a5ea875e9d946af6ce25). В идеальном случае квантовый компьютер может найти правильное решение этой задачи за одно обращение к функции f(x) с вероятностью 100%. Из-за малого числа кубитов прототип слишком прост для решения прикладных задач. Тем не менее, он превысил порог вероятности верного ответа, равный 50%, продемонстрировав показатель 53%.

(https://www.ixbt.com/img/x780/n1/news/2019/9/3/2_large.jpg)

По словам участников проекта, реализуемого в НИТУ «МИСиС» с 2016 года, квантовый компьютер на сверхпроводящих материалах — более совершенная система по сравнению с аналогами на отдельных атомах или на ионах. Алюминиевые кубиты размером 300 мкм, созданные в НИТУ «МИСиС», в отличие от кубитов на отдельных атомах, нельзя «потерять», и в отличие от кубитов на ионах, их можно выстраивать нелинейно.

(https://www.ixbt.com/img/x780/n1/news/2019/9/3/3_large.jpg)

Процессор для квантового компьютера спроектирован в НИТУ «МИСиС» и изготовлен в МГТУ им. Баумана. Для его работы в одной из лабораторий НИТУ «МИСиС» выстроен уникальный комплекс оборудования с криостатами, обеспечивающими работу при температурах до -273,14°С, то есть близко к абсолютному нулю.

Следующими важными шагами на пути к созданию практически полезного квантового компьютера считаются демонстрация уменьшенных до размеров нескольких десятков кубитов версий прикладных квантовых алгоритмов и демонстрация квантовой коррекции ошибок. Кстати, для коррекции ошибок сверхпроводниковые кубиты подходят лучше других, поскольку из них можно выстроить двумерную структуру с локальными взаимодействиями.

Источник: IXBT (https://www.ixbt.com/news/2019/10/02/v-nitu-misis-zarabotal-pervyj-v-rossii-prototip-kvantovogo-kompjutera-.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 14, 2019, 02:19:16
Обнаружен лучший на сегодня материал для квантового компьютера

(https://imageup.ru/img209/3491091/2019-10-14_031406.jpg)

Ученые нашли сверхпроводящий материал, свойства которого делают его идеальным кандидатом на роль кубитов в квантовом компьютере.

Квантовый компьютер отличается от обычного тем, что может передавать пакеты информации не бинарными сигналами — битами, а кубитами — сигналами, имеющими три возможных состояния: «0», «1» и их суперпозицию. Таким образом, квантовое вычислительное устройство обладает гораздо большей производительностью и потенциально может использоваться для выполнения сложных расчетов, более надежной шифровки данных и быстрого прогнозирования распространения вирусов.

В новом исследовании ученые обнаружили (https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aau6539), что кольцо β-Bi2Pd (сплав палладия и бета-формы висмута) может в естественной среде существовать между двумя состояниями в отсутствие внешнего магнитного поля. Для создания суперпозиции в исследованных ранее материалах требуются специфичные условия: либо это низкие или высокие температуры, либо огромные напряженности магнитного поля. В новом материале электроны могут циркулировать по часовой стрелке, против нее и одновременно в двух направлениях по кольцу.

Следующим шагом, по словам ученых, станет поиск майорановских фермионов в новом материале. Это частицы, которые также являются античастицами самих себя и необходимы для следующего уровня устройств — топологических квантовых компьютеров, которые на порядок стабильнее и надежнее создаваемых сегодня прототипов.

Майорановские фермионы могут появляться в особом типе сверхпроводящего материала — так называемом спин-триплетном сверхпроводнике. В нем электроны существуют в парах, где их собственные моменты движения — спины — направлены параллельно друг другу. Долгое время этот материал оставался неуловимым для ученых. Теперь же, после серии экспериментов, физики обнаружили, что тонкие пленки β-Bi2Pd обладают особыми свойствами, необходимыми для будущего квантовых вычислений.

Ученым еще предстоит открыть внутренний спин-триплетный сверхпроводник, необходимый для развития квантовых вычислений, но авторы новой работы надеются, что открытие особых свойств в исследуемом ими материале приведет к обнаружению майорановских фермионов в следующем материале.

Источник Naked Science (https://naked-science.ru/article/physics/obnaruzhen-luchshiy-na-segodnya)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: digitalman от Октябрь 14, 2019, 10:02:41
+1 8)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 24, 2019, 16:32:05
Google объявила о бесполезном пока «квантовом превосходстве» второй раз за месяц

Доклад раньше времени засветился на сайте NASA


Компания Google повторно опубликовала свой доклад о «квантовом превосходстве». Месяц назад он  появился на сайте NASA (https://www.ixbt.com/news/2019/09/22/kvantovomu-kompjuteru-vpervye-udalos-reshit-zadachu-kotoruju-nevozmozhno-reshit-na-obychnyh-kompjuterah.html), но вскоре был удалён из широкого доступа после того, как IBM выступила с критикой.

(https://www.ixbt.com/img/x780/n1/news/2019/9/3/Sycamore-Rainbow-cropped.max-1000x1000_large.jpg)

Теперь анонс сделан честь по чести — с заметкой в официальном блоге и публикацией в престижном научном журнале Nature исследовательской статьи команды Google.

Как объясняет Google, суть прорыва в том, что 53-кубитный компьютер Google Sycamore сумел решить задачу, на которую у самого быстрого современно суперкомпьютера ушло бы порядка 10 тысяч лет. Sycamore же решил её за 200 секунд.



Теоретически, это открывает двери для множества технологий будущего, включая разработку улучшенных батарей и открытий в медицине. На самом деле Sycamore пока почти бесполезен с точки зрения практики — он был создан исключительно для демонстрации того, что квантовые компьютеры работают как ожидалось.

Тем не менее, это важный этап в развитии технологии, которая в будущем может оказать значительное влияние на человечество. В интервью MIT Technology Review глава Google Сундар Пичаи (Sundar Pichai) сравнил эксперимент с первым полётом братьев Райт: «Первый самолёт летел только 12 секунд, и в этом тоже не было практической пользы. Но это доказало возможность того, что самолёт может летать».

Источник: IXBT (https://www.ixbt.com/news/2019/10/23/google-objavila-o-bespoleznom-poka-kvantovom-prevoshodstve-vtoroj-raz-za-mesjac.html)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Октябрь 27, 2019, 19:38:53
Google достиг квантового превосходства… но на самом деле нет

Квантовые компьютеры в теории могут достичь революции в вычислениях. Но в обозримом будущем этого не случится, а заявления Google о достижении «квантового превосходства» — хайп ради хайпа.


(https://naked-science.ru/wp-content/uploads/2019/10/Google_Quantum_Nature_cover_art_small.png)
Квантовый компьютер: в криостате находится охлажденный процессор «Sycamore» на 54 кубита / ©Forest Stearns, Google AI Quantum Artist in Residence

Квантовые компьютеры смогут выполнять задачи, для которых неквантовым компьютерам требуются тысячи лет. Однако пока технические возможности новинок ограничены. Попытки показать их преимущества перед классическими компьютерами — так называемое квантовое превосходство — не выдерживают серьезной критики. Попробуем понять почему.

Что дает квантовый компьютер

Квантовый компьютер (https://naked-science.ru/article/video/kak-rabotaet-kvantovyy-kompyuter) при работе опирается не на биты, как обычный, а на кубиты (квантовые биты). Бит имеет значения 0 или 1, а вот кубит может находиться в состояниях | 0 ⟩ и | 1 ⟩, а также в их суперпозиции. То есть с определенной вероятностью его значение может одновременно быть или аналогом нуля, или аналогом единицы. Иными словами, вместо обычного состояния нуль или один его значение описывается непрерывной переменной, так называемой квантовой амплитудой. Обычный компьютер с десятком рабочих битов может иметь 2 в десятой степени четких простых состояний (порядка тысячи). Квантовый будет иметь столько же непрерывных переменных: то есть его «содержимое» будет радикально сложнее.

Из этого видно, что даже базовый кубит намного сложнее обычного бита. Настолько же сложнее взаимодействие квантовых битов относительно обычных. Если один бит может с некоторой вероятностью иметь сразу два разных значения, в одной операции с ним можно обрабатывать оба этих возможных состояния одновременно. Группы кубитов за счет этого должны достигать огромного вычислительного превосходства над группами обычных битов. Разумеется, превосходство может быть достигнуто лишь при использовании специальных алгоритмов, способных учесть новые возможности квантовых компьютеров.

Наибольший эффект квантовые вычисления дадут в области нейронных сетей, которые сегодня связывают с возможностью создания искусственного интеллекта, сопоставимого с естественным. Квантовый алгоритм Шора позволяет быстро разложить на множители большие числа. Значит, им можно «подломить» большинство существующих мощных криптографических систем.

Так можно взломать и кредитную карту, и даже побороться за чужой кошелек с криптовалютой. Возможных применений квантовых вычислений существенно больше, но искусственный интеллект и взлом криптографии на сегодня наиболее понятны теоретически.

Почему они еще не захватили весь мир

Несмотря на все это, достаточно результативных квантовых вычислительных машин (https://naked-science.ru/article/nakedscience/quantum-computers) все еще нет. Подчеркнем: на существующем техническом уровне вообще неизвестно, когда они смогут появиться. Более того, среди ученых, включая российских, есть те, кто считают (http://klnran.ru/wp-content/uploads/2018/05/BVZN-21.pdf) эту задачу для действительно больших квантовых компьютеров принципиально нерешаемой.

Дело в том, что самый маленький из практически полезных квантовых компьютеров должен иметь от тысячи до ста тысяч кубитов. Это значит, что в нем будет минимум 2 в тысячной степени непрерывных переменных — или примерно 10 в трехсотой степени. Количество всех частиц во Вселенной меньше 10 в сотой степени. То есть число непрерывных состояний в квантовом компьютере полезной мощности будет таким, что его работу станет практически невозможно контролировать и сделать достаточно безошибочной.

Количество непрерывных состояний в квантовом компьютере полезной мощности будет таким, что его работу станет практически невозможно контролировать и сделать достаточно безошибочной.

Если тысяча битов обычного компьютера может из-за неправильного срабатывания одного бита (транзистора) содержать небольшое количество ошибок, то это легко исправляется дублированием: процессор работает «в обход» неправильно сработавшего бита. Однако постоянно пускать вычисления в обход «неправильной» непрерывной переменной нельзя. Переменная много сложнее простого нуля или единицы. Это и сила квантового компьютера, и его слабость. Контролировать возможные ошибки в нем из-за этой самой сложности значения кубита дьявольски сложно.

Чтобы решить проблему, предложен вариант коррекции ошибок. Если вероятность ошибки при переключении кубита не выше некоторой величины, то можно разбить один логический кубит на несколько физических и попробовать исправлять ошибки «поступенчато», поскольку, разбив задачу на этапы, это сделать проще. На вид это хорошее решение. Однако в итоге полезный квантовый компьютер будет начинаться не от тысячи, а от миллиона кубитов. То есть задача контроля над его ошибками опять резко усложнится.

Из-за всего этого Комиссия по борьбе с лженаукой РАН давно опубликовала (http://klnran.ru/wp-content/uploads/2018/05/BVZN-21.pdf) материал, утверждающий: большие и оттого практически полезные квантовые компьютеры не будут разработаны ни в каком обозримом будущем. То есть да, теоретически они возможны (как и, например, перемещение быстрее скорости света), но практически мыслимых путей к этому, по сути, нет.

Чем гордится Google

Исследователи американского интернет-гиганта опубликовали (https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5) в Nature статью, в которой, по их словам, показали — впервые в мировой истории — «квантовое превосходство». То есть представили такой квантовый компьютер, который может решить задачу, практически нерешаемую для обычных суперкомпьютеров.

(https://naked-science.ru/wp-content/uploads/2019/10/Google_Quantum_Nature_cover_art_Sycamore_device_small-1024x674.png)
Процессор «Sycamore» с 54 кубитами / ©Erik Lucero, Research Scientist and Lead Production Quantum Hardware

Для этого они использовали квантовый процессор Sycamore сразу с 54 кубитами, из которых 53 можно использовать одновременно. Само создание этого процессора — выдающееся достижение. Общее число его непрерывных переменных — 9 007 199 254 740 992 (2 в степени 53). Это девять квадриллионов (миллионов миллиардов). Контроль над ошибками вычислений в таком процессоре невероятно сложен. То, что Google вообще смогла сделать этот процессор, — огромное достижение, на переднем крае возможного для человечества сегодня.

Но, как мы отметили выше, практически полезный квантовый компьютер начинается от тысячи кубитов без корректировки ошибок и от миллиона кубитов — с ней. Sycamore, таким образом, практически полезный квантовый компьютер дать не может (https://www.scottaaronson.com/blog/?p=4317) даже близко.

Как же Google продемонстрировала с его помощью «квантовое превосходство» над классическими компьютерами? Просто: исследователи компании специально подобрали ему задачу, в которой квантовый компьютер должен справляться куда лучше обычного. В компьютер вводилась последовательность команд, после их выполнения считывались строки из 53 чисел, каждое из которых соответствовало состоянию кубитов процессора. Эта задача выполнялась множество раз — по тому же принципу, как в программе-бенчмарке у обычного компьютера.

Исследователи компании специально подобрали ему задачу, в которой квантовый компьютер должен справляться куда лучше обычного.

После фиксации результатов их сравнили со статистикой, ожидаемой для выполнения такого теста. Поскольку в «бенчмарке» выполнялись известные последовательности команд, статистику результатов можно предсказать с довольно высокой точностью.

Сам тест, описанный выше, — чистый «бенчмарк ради бенчмарка». Никакого мыслимого практического приложения у него нет. Но работавшие для Google авторы соответствующей статьи в Nature с помощью этого бенчмарка смогли утверждать следующее:

«Наш процессор Sycamore за 200 секунд [выполнил тестовую задачу]… Наши бенчмарки указывают, что аналогичная задача для классического cуперкомпьютера заняла бы примерно 10 тысяч лет. Этот резкий скачок в скорости, <…> экспериментальная реализация квантового превосходства».

(https://naked-science.ru/wp-content/uploads/2019/10/Fig-5.png)
Красным показана область квантового превосходства: там, где повтор вычислений квантового компьютера потребует от обычного более 1-10 тысяч лет / ©Frank Arute et al.

Конечно, если кто-то делает одну задачу за 200 секунд, а другой за десять тысяч — превосходство налицо. В рассматриваемом случае — «квантовое превосходство». Ведь его определяют как способность квантового компьютера сделать то, что обычный сделать практически не способен. Современные суперкомпьютеры сломаются раньше, чем через десять тысяч лет непрерывной работы, то есть вообще не могут выполнить задачу Sycamore.

Почему Google гордится этим зря

На вид все просто. Люди, работающие для Google, построили компьютер без практического применения и подобрали для него задачу, которую квантовый компьютер — даже бесполезный в практических вычислениях — все равно должен выполнять лучше обычного суперкомпьютера. Это как если бы мы взяли чемпиона по бегу на одной ноге и пустили его наперегонки с Усэйном Болтом, запретив тому пользоваться второй ногой. Кажется немного нечестным, но формально — да, одноногий показал преимущество над двуногим.

На самом деле, нет. Как отметили (https://arxiv.org/pdf/1910.09534.pdf) исследователи из IBM, авторы работы в Nature «немного» подыграли детищу Google. Они оценили выполнение Sycamore тестовой программы, исходя из предположения, что классический суперкомпьютер будет считать по тем же командам, используя оперативную память. Однако в реальной жизни суперкомпьютеры и компьютеры вообще имеют не только оперативную память.

Люди из IBM посчитали (https://arxiv.org/pdf/1910.09534.pdf), что если суперкомпьютер при выполнении того же теста будет использовать и оперативную память, и жесткие диски, то он справится за 2,5 дня или пару сотен тысяч секунд. Это в тысячу раз медленнее, то есть о «квантовом превосходстве» в прямом смысле речь уже не идет.

Конечно, квантовый процессор выполнил специализированную «под него» задачу в тысячу раз быстрее классического. Но какой в этом смысл, если вне бенчмарка для «доказательства» превосходства квантовых компьютеров таких задач не встречается вовсе?

Но какой в этом смысл, если вне бенчмарка для «доказательства» превосходства квантовых компьютеров таких задач не встречается вовсе?

Подведем итоги: компания Google попыталась срубить хайп на «доказательстве квантового превосходства» и вовлекла в свою сомнительную затею Nature. На самом же деле никакого доказательства квантового превосходства не случилось.

Более того, и российские исследователи, и IBM вообще сомневаются (https://www.ibm.com/blogs/research/2019/10/on-quantum-supremacy/), что квантовые компьютеры когда-либо в мыслимом будущем покажут практическое превосходство над классическими. Дополнят — да, но никаких чудес от них ждать не стоит. В этом столетии не сделают на их основе искусственного интеллекта и не взломают вашу дебетовую карту или криптокошелек. Будьте осторожны: не доверяйте сенсационным заголовкам, не проверив все описанное под ними до самого конца.

Источник: Naked Science (https://naked-science.ru/article/hi-tech/google-dostig-kvantovogo-prevoshodstva-no-na-samom-dele-net)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Ноябрь 07, 2019, 23:42:28
В России создадут квантовый компьютер за 24 млрд рублей

Хотят конкурировать с Google


(https://www.ferra.ru/thumb/860x0/filters:quality(75):no_upscale()/imgs/2019/11/07/08/3644849/b98caed11bdc7b48810466d9ac74d35ebc2055a5.jpg)

Госкорпорация «Росатом» начала работать над созданием отечественного квантового компьютера. На него потратят 24 млрд рублей, 13,3 млрд из которых — бюджетные.

Об этом журналистам рассказал (https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2019/11/06/815633-rosatom-zayavil) представитель «Росатома». Помимо бюджетных денег госкорпорация будет использовать собственные, а также средства других компаний. Проект планируют завершить к 2024 году.

К тому времени должны быть созданы четыре типа квантовых компьютеров размером от 50 до 100 кубитов (кубит — это простейший элемент квантового компьютера).

Сообщается, что пока в России удалось создать только двухкубитные системы. В то же самое время американские и европейские учёные уже работают над устройствами размером от 50 до 70 кубитов.

«Росатом» планирует достичь квантового превосходства, как и Google. При этом процессоры для компьютеров, скорее всего, будут производиться в России, а лазеры или измерительная техника — покупаться за рубежом.

Источник: Ferra.Ru (https://www.ferra.ru/news/techlife/v-rossii-sozdadut-kvantovyi-kompyuter-za-24-mlrd-rublei-07-11-2019.htm)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Ноябрь 26, 2019, 15:59:46
Исследователь Microsoft получил престижную премию по теоретической физике за вклад в развитие квантовых вычислений

(https://3er1viui9wo30pkxh1v2nh4w-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/prod/sites/46/2019/11/Hamburg-Prize.png)
Доктор Маттиас Тройер, исследователь квантовых вычислений в Microsoft, получает Гамбургскую премию.

Доктор Маттиас Тройер, исследователь квантовых вычислений в Microsoft, получил одну из самых престижных наград в области теоретической физики в Германии – Гамбургскую премию – за значительный вклад в развитие квантового метода Монте-Карло.

Методы Монте-Карло – группа численных методов для изучения случайных процессов. Квантовые методы Монте-Карло применяются для исследования сложных квантовых систем. Они предсказывают поведение мельчайших частиц в квантово-механических системах.

Ключевой проблемой метода Монте-Карло является так называемая «проблема знака». Ее суть заключается в том, что при описании сложных квантовых систем появляются отрицательные или комплексные вероятности. Их можно описать в теории, но в реальности они ничему не соответствуют. Формально обойти эти вероятности возможно только экспоненциально увеличив объем вычислений. По словам Маттиаса Тройера, приблизиться к решению этой проблемы может помочь квантовый компьютер.

Доктор Тройер работает на стыке компьютерных наук и теоретической физики, являясь одним из немногих ведущих международных исследователей в этой области. Его работа играет ключевую роль в исследовании и разработке квантовых компьютеров и сверхпроводящих материалов.

Ранее в рамках конференции Ignite 2019 (https://news.microsoft.com/ru-ru/features/microsoft-ignite-2019/) Microsoft объявила о запуске нового облачного сервиса Azure Quantum (https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2019/11/04/announcing-microsoft-azure-quantum/), благодаря которому пользователи Azure получат доступ к широкому спектру квантовых инструментов, включая прототипы квантовых компьютеров от Honeywell, IonQ и QCI. В будущем это упростит процесс адаптации решений к новым квантовым системам.

Источник: Microsoft (https://news.microsoft.com/ru-ru/hamburg-prize/)
Название: Re: Квантовые вычисления
Отправлено: Новичёк от Декабрь 04, 2019, 21:03:24
В одном «облаке» поместились три типа квантовых компьютеров

Компания Amazon объявила о запуске нового сервиса — Amazon Braket, дающего доступ к квантовым вычислениям.


(https://images11.popmeh.ru/upload/img_cache/890/8905a6fb01a7ab85b85cda5ad5320465_ce_2287x1220x341x0_cropped_800x427.jpg)
Graham Carlow

Благодаря новой услуге (https://aws.amazon.com/ru/blogs/aws/amazon-braket-get-started-with-quantum-computing/) открывается доступ к квантовым компьютерам для произведения любых вычислений. «Amazon Braket — это полностью управляемый сервис AWS (Amazon Web Services), обеспечивающий безопасность и шифрование на всех уровнях», — заявили в Amazon.

На данный момент доступ к сервису имеют корпоративные клиенты Amazon, которые получают возможность производить вычисления на мощностях партнеров компании: D-Wave, IonQ и Rigetti. Каждая из этих компаний создает квантовые компьютеры различного типа — с квантовыми вентилями на сверхпроводящих кубитах, ионных ловушках и работающие на принципе квантовой релаксации (отжига) со сверхпроводящими кубитами. Кстати, IonQ также является партнером Microsoft Azure Quantum.

«Новый сервис предназначен для того, чтобы вы могли работать с кубитами и квантовыми цепями. Вы можете создавать и тестировать свои схемы в моделируемой среде, а затем запускать их на реальном квантовом компьютере», — объясняют в компании Amazon. Кроме того, Amazon готовит к запуску собственный «Центр квантовых вычислений AWS», который расположится недалеко от Калифорнийского технологического института, и будет оснащен несколькими квантовыми компьютерами.

Квантовые компьютеры способны производить вычисления намного быстрее, чем традиционные суперкомпьютеры, так как их биты могут существовать в нескольких квантовых состояниях вместо обычных «1» и «0». Недавно, например, компания Google заявила о том, что с помощью своего квантового компьютера Sycamore с 53-кубитовым процессором за 200 секунд произвела расчет, на который у обычного суперкомпьютера ушло бы 10 000 лет.

Квантовые компьютеры невероятно дороги, поэтому их не так много. Таким образом, у Amazon и Microsoft появилась идея открыть общий доступ к квантовым компьютерам с помощью специальных ресурсов и сервисов. Не бесплатно, конечно же.

Источник: ПМ (https://www.popmech.ru/technologies/news-528654-v-odnom-oblake-pomestilis-tri-tipa-kvantovyh-kompyuterov/)