Что надо знать о квантовых вычислениях РБК Тренды

Тема квантовых компьютеров является одной из самых перспективных и актуальных в современной науке и технологии. Квантовые компьютеры обещают прорыв в целом ряде областей, таких как химия, биология, медицина, финансы, криптография, искусственный интеллект и другие. Они могут помочь в решении сложных задач, которые невозможно или очень трудно решить на классических компьютерах. Например, они могут симулировать поведение молекул и атомов, оптимизировать сложные системы, находить новые материалы и лекарства, расшифровывать защищенные данные и т.д. Мощность нынешних компьютеров в среднем составляет порядка 60 кубитов, однако прогресс движется быстро, и планка продолжает расти.

Канадская фирма D-Wave выпускает в продажу квантовые вычислители с отжигом , которые используются многими крупными фирмами и университетами для изучения адиабатических квантовых процессов . В качестве единиц информации все эти устройства используют так называемые квантовые биты (quantum bit – кубит). Это то, что объединяет эти устройства в единый класс – квантовые вычислители.

ПРОГРАММНАЯ МОДЕЛЬ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

В середине октября 2021 года японский промышленный гигант Hitachi сообщил о разработке системы автоматизации на основе технологии квазиквантовых вычислений для оптимизации работы железных дорог. По словам разработчиков, их решение составляет график работы персонала всего за 30 минут, тогда как обычно этот процесс занимает 3-5 дней. Во второй квантовой революции технологии будут строиться на способности управлять сложными квантовыми системами на уровне отдельных частиц, например, атомов и фотонов. Технологии, основанные именно на таком высоком уровне контроля над индивидуальными квантовыми объектами, принято объединять термином квантовые технологии. Это устройство применяет для вычисления не классические алгоритмы, а процессы квантовой природы – квантовые алгоритмы, использующие эффекты квантовой механики, такие как квантовый параллелизм и квантовая запутанность.

В их основе лежат специальные процессоры для квантовых вычислений, которые функционируют должным образом только при температуре, близкой к абсолютному нулю (-273 градуса Цельсия). При этом один-единственный атом, оказавшийся в чипе не там, где надо, может вызвать сбой в вычислениях. Благодаря параллелизму квантовых алгоритмов можно ускорить некоторые массово-параллельные задачи, в том числе в сфере работы с данными и классификации по шаблонам. Пример — идентификация оптимального маршрута курьерского автомобиля или парка грузовиков с целью экономии времени и затрат на горючее.

Китай начал серийное производство квантовых компьютеров на 24 кубита

Латышев добавил, что в настоящее время наблюдается тенденция слияния микроэлектроники с твердотельной нанофотоникой, когда переносчиками информации становится фотон. Современная цифровая цивилизация напрямую зависит от компьютеров, которые становятся все мощнее, меньше и дешевле. Они проявляются в нюансах работы лазеров и в рассеивании их света на разных химических соединениях. Учёные давно ищут надёжный метод фиксации виртуальных частиц без сложного и громоздкого оборудования. По оценкам BCG 2022 года, вероятность осуществления хакерской атаки на финансовый институт примерно в 300 раз выше, чем на организации другого типа, а данные S&P Global говорят о том, что шансы атак растут вместе с размерами финансовой организации.

Предстоит проделать огромный объем работы, чтобы охарактеризовать эти устройства, а затем написать много научных работ», — добавил Кларк. Добиться заявленного эффекта учёные смогли при постановке эксперимента с двумя «чешуйками» такого двумерного полупроводникового материала, как теллурид молибдена . Одну пластинку толщиной в атом наложили на другую и слегка повернули, чтобы атомные решётки образовали муар. http://khvweb.com/articles/18040/platezhnaya-sistema-facebook-budet-rabotat-s-rublyami В результате электроны выстроились в структуру, которая воспроизвела новую экзотическую форму материи со своими свойствами. Нажимая кнопку «Подписаться», вы даете свое согласие на обработку и хранение персональных данных. Как пишет издание The Next Web, суть технологии в том, чтобы подавать на традиционный микрочип переменные токи с разным напряжением, что обеспечит формирование вокруг них магнитных полей.

Отличие кубитов от классических битов

Изолированные ионы и нейтральные атомы висят почти в абсолютном вакууме. В квантовых компьютерах на базе холодных атомов используются сфокусированные лазерные лучи, которые могут в области максимальной интенсивности удерживать атомы. Используя лазерные световые ловушки, можно делать решетку из сотен узлов и в каждый поместить одиночный нейтральный атом, который играет роль физического кубита. Увеличение числа кубитов не требует принципиального изменения установки. «Сложности начинаются с логическими операциями, — говорит Станислав Страупе.

Её специалисты разрабатывают целый спектр квантовых процессоров, от сверхпроводящих до спиновых. Также компания может похвастаться единственными практическими квантовыми компьютерами в Китае, которые можно назвать серийными. На сегодняшний день компании-гиганты, такие как IBM и Google, экспериментируют с квантовыми компьютерами, но это очень дорогие и ограниченные по возможностям системы.

Зачем нужны квантовые компьютеры

Google уже совершает набеги в эту область, моделируя энергию водородных молекул. В соответствии с законом «О СМИ» разрешается цитирование материалов без уведомления редакции, при этом активная ссылка на «Новый оборонный заказ» обязательна. Для оформления бесплатной подписки на журнал «Современная электроника» вам необходимо заполнить анкету подписчика. Благодаря «квантовой запутанности» частицы, взаимодействующие друг с другом, могут оставаться связанными, мгновенно меняя свои физические состояния независимо от того, насколько велико расстояние, которое их разделяет. Следует отметить, что существует тип квантовых вычислителей, использующий дефекты в кристаллах, который может работать при комнатных температурах . Это совершенно иные математические действия, чем хорошо известные двоичные вычисления на стандартных компьютерах КДЛ с логикой «ноль и единица».

• В ней встречаются задачи комбинаторной оптимизации, языки линейной алгебры и анализа, императивное и…
• Основные кубиты инициализируются состоянием
• Во-вторых, на 2023 год IBM запланировали создать систему с 1121 кубитами.
• Сенсоры сегодня используются в астрономии, географии, метеорологии и медицине.
• Рядом с несколькими холодильниками висят гигантские 68-фунтовые магнитные кольца, которые команда Microsoft использует, чтобы снизить частоту ошибок в вычислениях.
• Настоящее развитие физики принято считать эпохой второй квантовой революции.

Хотя ученые давно ломают голову над процессами погодообразования, уравнения, стоящие за ними, включают множество переменных, сильно усложняя классическое моделирование. Как отметил квантовый исследователь Сет Ллойд, «использование классического компьютера для такого анализа займет столько времени, что погода успеет измениться». Поэтому Ллойд и его коллеги из MIT показали, что уравнения, управляющие погодой, имеют скрытую волновую природу, которую вполне удастся разрешить с применением квантового компьютера. Основное применение квантовым вычислениям — это искусственный интеллект. ИИ основан на принципах обучения в процессе извлечения опыта, становится все точнее по мере работы обратной связи, пока, наконец, не обзаводится «интеллектом», пусть и компьютерным. Аналитики отмечают, что частные инвестиции в отрасль стали в крупных объемах привлекаться с 2018 года, и с тех пор их объем стремительно растет.