Автор Тема: Квантовые вычисления  (Прочитано 21830 раз)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #40 : 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.


Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #41 : Июнь 27, 2018, 12:28:39 »
До 5 пластин в неделю: Intel наладила выпуск квантовых процессоров на спиновых кубитах

Компания Intel опубликовала пресс-релиз, 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.


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.


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 изданию IEEE Spectrum. Интервью месячной давности, но опубликовано оно 8 июня явно к свежему анонсу Intel.


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 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 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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #42 : 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


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

Оффлайн john

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11743
  • Репутация: +23/-16
    • http://jowel.ru
    • E-mail
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #43 : Сентябрь 07, 2018, 21:48:51 »

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #44 : 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.


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.


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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #45 : Сентябрь 26, 2018, 13:34:56 »
Разработан новый способ подсчета кубитов



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 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, что суперпозиция, совмещенная с запутанностью (еще одним парадоксальным аспектом квантовой механики), приводит к возможности существования квантовых алгоритмов со множеством применений.


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 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 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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #46 : Октябрь 02, 2018, 00:02:45 »
Ученые научились передавать кубиты по стандартному оптоволокну



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 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» станет чуть ближе.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #47 : Октябрь 06, 2018, 20:34:52 »
Создана первая искусственная квантовая «жизнь»



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 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 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.


Инициализация генотипа перед тремя событиями частичного клонирования / © University of the Basque Country

При помощи квантового компьютера IBM QX4 ученые закодировали 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 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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #48 : Октябрь 21, 2018, 16:05:33 »
Предложен план по развитию квантового интернета



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

Исследователи из QuTech в Делфте опубликовали 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 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 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

Оффлайн digitalman

  • DiG_Man
  • Full
  • ****
  • Сообщений: 1722
  • Репутация: +0/-0
  • DigitalMan[hi is not Cristopher Lambert]
    • http://vkontakte.ru/digital_man
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #49 : 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.
Глобальный Информационный Сервис: Вся информация принадлежит нам...
[DigitalMan/CapRiuS:A1/Цифровой Человек]
(htap://crs)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #50 : Октябрь 28, 2018, 16:18:13 »
Разработана модель по защите кубитов от внешнего шума



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 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 в центре внимания. Для использования спинов в качестве памяти в квантовых технологиях нужно выстроить их в линию, иначе их нельзя будет контролировать необходимым образом.


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 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 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

Оффлайн digitalman

  • DiG_Man
  • Full
  • ****
  • Сообщений: 1722
  • Репутация: +0/-0
  • DigitalMan[hi is not Cristopher Lambert]
    • http://vkontakte.ru/digital_man
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #51 : 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?
Глобальный Информационный Сервис: Вся информация принадлежит нам...
[DigitalMan/CapRiuS:A1/Цифровой Человек]
(htap://crs)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #52 : Декабрь 15, 2018, 23:17:00 »
Как работает квантовый компьютер



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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #53 : 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.


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.


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

Оффлайн digitalman

  • DiG_Man
  • Full
  • ****
  • Сообщений: 1722
  • Репутация: +0/-0
  • DigitalMan[hi is not Cristopher Lambert]
    • http://vkontakte.ru/digital_man
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #54 : 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
Глобальный Информационный Сервис: Вся информация принадлежит нам...
[DigitalMan/CapRiuS:A1/Цифровой Человек]
(htap://crs)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #55 : Апрель 06, 2019, 16:31:48 »
Квантовый компьютер Михаила Лукина решил первую серьезную задачу


© 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.

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 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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #56 : Июль 16, 2019, 23:34:52 »
Microsoft открыл код Quantum Development Kit для разработки квантовых алгоритмов



Компания Microsoft объявила об открытии исходных текстов пакета Quantum Development Kit (QDK), ориентированного на разработку приложений для квантовых компьютеров. В дополнение к ранее опубликованным примерам квантовых приложений и библиотекам, теперь опубликованы исходные тексты компилятора для языка Q#, runtime-компонентов, квантового симулятора, обработчика LanguageServer для интеграции с интегрированными средами разработки, а также дополнений к редактору Visual Studio Code и пакету Visual Studio. Код опубликован под лицензией MIT, проект доступен на GitHub для приёма изменений и исправлений от сообщества.

Для разработки квантовых алгоритмов предлагается использовать предметно-ориентированный язык Q#, 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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #57 : Июль 19, 2019, 19:42:22 »
Ученые нашли способ ускорить работу квантового компьютера в 200 раз



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 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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #58 : 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.




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.

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, 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 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

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11162
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Квантовые вычисления
« Ответ #59 : Август 18, 2019, 22:20:33 »
Ученым удалось вновь получить редкий тип сверхпроводимости



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 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

 

Последние сообщения на форуме:

[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от digitalman Ноябрь 11, 2019, 20:23:07
[Экономика] Re: Глава Минэкономразвития пожаловался на бедность населения от Новичёк Ноябрь 11, 2019, 16:57:41
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от digitalman Ноябрь 11, 2019, 16:42:20
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от Новичёк Ноябрь 11, 2019, 15:43:37
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от digitalman Ноябрь 11, 2019, 14:37:13
[Экономика] Re: Экономика и космос от Новичёк Ноябрь 11, 2019, 14:08:49
[Политика] Re: Противостояние: Россия - США от Новичёк Ноябрь 11, 2019, 13:47:16
[Windows. Обмен опытом] Re: Windows 10 от Новичёк Ноябрь 11, 2019, 13:42:51
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от Новичёк Ноябрь 11, 2019, 13:27:04
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от digitalman Ноябрь 11, 2019, 12:55:26
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от Новичёк Ноябрь 11, 2019, 12:33:59
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от digitalman Ноябрь 11, 2019, 06:59:24
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Ноябрь 10, 2019, 18:51:53
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Ноябрь 10, 2019, 18:44:16
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Ноябрь 10, 2019, 18:39:08
[Политика] Re: Противостояние: Россия - США от Новичёк Ноябрь 10, 2019, 18:25:48
[Наука] Re: Астрономия, планетология, и в частности планета МАРС от digitalman Ноябрь 10, 2019, 03:49:08
[Наука] Re: Скандал в "науке" от Новичёк Ноябрь 10, 2019, 00:52:21
[Наука] Re: Скандал в "науке" от digitalman Ноябрь 09, 2019, 23:05:13
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Ноябрь 09, 2019, 22:15:26
 Rambler's Top100