В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механикаHi-Tech

Квантовое превосходство: всё о квантовых компьютерах

Александр Ершов

В IT сложилась предреволюционная ситуация, хотя в курсе происходящего остаются лишь немногие интересующиеся и еще более узкий круг специалистов. А между тем уже в этом году ожидается событие исторического масштаба: квантовые компьютеры, разработка которых продолжается уже более трех десятилетий, впервые смогут проводить вычисления, недоступные для самых мощных суперкомпьютеров традиционной кремниевой архитектуры. Если ожидания оправдаются, скоро мы вступим в эру «квантового превосходства». Но хотя название для этой эпохи давно придумано, что нас в ней ждет, не знает пока никто.

Стенд компании Intel на прошедшей в начале года конференции потребительской электроники CES в Лас-Вегасе, как обычно, был заполнен журналистами и техноблогерами. Новинки крупнейшего производителя микрочипов всегда потенциально интересны, хотя в последние годы эти обновления – чуть больше ядер, чуть меньше энергопотребление – все реже привлекают внимание публики. Однако на этот раз технологическому гиганту действительно было чем похвастаться: посетителям показали квантовый процессор Tangle Lake, способный – пусть теоретически и лишь в некоторых задачах – делать то, что пока было по силам лишь лучшим суперкомпьютерам.

Tangle Lake ни размерами, ни формой не слишком выделяется на фоне обычной продукции Intel. Но принципы, на которых он работает, далеки от тех, на которых построена традиционная электроника. Вместо миллиардов транзисторов на новой микросхеме имеется всего 49 элементов. И это не полупроводниковые переключатели тока, а кубиты («квантовые биты»), элементарные ячейки, способные работать с квантовой информацией. В данном случае они представляют собой крохотные сверхпроводящие антенны.

Это не единственный вариант получить кубиты для квантового компьютера, но в данном случае важнее их число. 49 не рекорд: еще до презентации Tangle Lake компания IBM рассказала о работе над квантовым компьютером на 50 кубит, а группа под руководством гарвардского физика Михаила Лукина сделала экспериментальный 51-кубитный вычислитель. Легко заметить, что все эти проекты построены вокруг цифры в полсотни кубит: именно на ней обычно устанавливают планку, после которой стоит ожидать наступления «квантового превосходства».

Преимущество неопределенности

Использовать для расчетов поведения квантовых систем не обычные компьютеры, а другие квантовые системы, которые могли бы играть роль упрощенной модели, предложил еще Ричард Фейнман в 1981 году. Справедливости ради стоит добавить, что идея, видимо, витала в воздухе: почти за год до того ее высказывал советский математик Юрий Манин. В самом деле, трудность, с которой сталкиваются обычные компьютеры при моделировании таких систем, заключается в самой их квантовой природе, в неустранимой неопределенности параметров взаимодействующих частиц.

Три типа квантовых компьютеров. 1. Устройство для квантового отжига. Наименее универсальная форма квантового компьютера. Его легче всего построить, однако он способен выполнять лишь очень ограниченный круг задач, связанных с оптимизацией. Многие эксперты сомневаются в том, что такое устройство может иметь какие-либо преимущества перед традиционным компьютером. Применение: задачи на оптимизацию Универсальность: ограниченная. Вычислительная мощность: не превышает традиционную

Допустим, нам нужно посчитать, как поведет себя атом, если мы направим на него фотон; для этого нам требуется выяснить поляризацию фотона. Единственный способ сделать это – провести измерения, а до этого поляризация останется неопределенной: физики говорят о суперпозиции, наложении возможных значений. Для расчетов все варианты должны быть рассмотрены по отдельности, и в нашем примере это займет вдвое больше времени, чем если бы нужные параметры поляризации были известны. Более того, стоит начать добавлять в систему другие компоненты (несколько атомов, несколько фотонов), и неопределенности придется перемножать, а сложность вычислений вырастет экспоненциально.

Идея квантового компьютера заключалась в том, чтобы обратить недостаток в достоинство: использовать для вычислений саму неопределенность, которая так затрудняет обычные расчеты. Представим, что вам нужно подобрать пароль, у которого неизвестны последние два бита. Тут возможны четыре комбинации: 00, 01, 10 и 11. В классическом случае каждый из них необходимо считать отдельно: подставить его в нужное место и проверить результат. Однако если носителем информации станет квантовый объект – например, два кубита с суперпозицией поляризации, – то все четыре комбинации можно будет проверить одновременно.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Не заскучать в дороге: сколько фильмов и сериалов можно посмотреть, путешествуя по самым популярным направлениям России Не заскучать в дороге: сколько фильмов и сериалов можно посмотреть, путешествуя по самым популярным направлениям России

Подборка сериалов и фильмов, которые можно посмотреть в дороге

Популярная механика
Любимые летние вещи Мэрилин Монро Любимые летние вещи Мэрилин Монро

Знаковые вещи, в которых Мэрилин Монро наслаждалась летом

Vogue
Отложенное убийство: ИИ погубит поисковики, но не в этом году Отложенное убийство: ИИ погубит поисковики, но не в этом году

Технологии искусственного интеллекта покушаются на бизнес поисковых сервисов

Forbes
«Я девочка, мне можно!» «Я девочка, мне можно!»

Есть ли преимущества слабого пола перед сильным

Лиза
Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила

Лучшие заменители опостылевшего всем «Привет! Как дела?»

Maxim
Почему модные бренды не делают обувь больших размеров Почему модные бренды не делают обувь больших размеров

Модель Джесс Коул рассказала Vogue, как она находит подходящую пару туфель

Vogue
10 признаков слишком близких отношений с матерью 10 признаков слишком близких отношений с матерью

Типичные признаки нарушения личных границ между матерью и ее взрослым ребенком

Psychologies
Работа по профилю Работа по профилю

Главному злодею Голливуда Ха­вьеру Бар­дему наконец досталась положительная роль

GQ
Британские ученые выяснили, как много выпивают их соотечественники Британские ученые выяснили, как много выпивают их соотечественники

Производителям алкоголя невыгодны "умеренные" уровни употребления спиртного

Популярная механика
Пермская аномалия Пермская аномалия

Почему технологические компании с глобальными амбициями не уезжают с Урала

РБК
В доме, где резной палисад В доме, где резной палисад

Вологда. Уютный городок, с любовью хранящий свою историю

АвтоМир
7 крайне неудачных проектов компании Apple 7 крайне неудачных проектов компании Apple

Сегодня Apple славится безупречным дизайном и удобством, но так было не всегда

Популярная механика
7 главных фильмов с Роберт Де Ниро, обязательных к просмотру 7 главных фильмов с Роберт Де Ниро, обязательных к просмотру

Роберт Де Ниро — человек, без которого мы не представляем себе мужское кино

Maxim
Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд

Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд

Cosmopolitan
Любимцы публики Любимцы публики

Курорты с идеальным соотношением «цена – качество»

Лиза

Как избежать излишних реверансов и вымученных шаблонов в деловой переписке

Esquire
Toyota Camry: 6 мифов, о которых нужно забыть Toyota Camry: 6 мифов, о которых нужно забыть

В мире полно никчемных автомобилей, судьба которых мало кого волнует

Maxim
Любовь к книгам начинается с детства: секреты воспитания Любовь к книгам начинается с детства: секреты воспитания

Психолог делится рецептом, который помог ей вырастить детей, увлеченных чтением

Psychologies
Смена приоритетов: как санкции влияют на бизнес «Газпрома» Смена приоритетов: как санкции влияют на бизнес «Газпрома»

В ближайшие годы компания будет вынуждена переориентироваться

Forbes
Ленивая река Ленивая река

Первые главы романа Ленивая река

Esquire
Парк искусств Парк искусств

Новый дом галериста Майкла Хью-Уильямса в Оксфордшире

AD
Саженцы для Лаймы Саженцы для Лаймы

В Юрмале в четвертый раз состоялся музыкальный фестиваль «Лайма. Рандеву»

OK!
Московский бизнесмен хочет выпустить криптовалюту для борьбы с рабством Московский бизнесмен хочет выпустить криптовалюту для борьбы с рабством

Криптовалюта HumanCoin фонда «Альтернатива» должна помочь в искоренении рабства

РБК
1960: Локальное потепление 1960: Локальное потепление

Страна оттаивает в лучах хрущевской оттепели

Esquire
Облико морале Облико морале

Зачем люксовые бренды инвестируют в культурное наследие

Robb Report
Почему мы покупаем: как избежать ненужных трат Почему мы покупаем: как избежать ненужных трат

Почему мы покупаем: как избежать ненужных трат

Psychologies
Таус Махачева — надежда и опора современного российского искусства Таус Махачева — надежда и опора современного российского искусства

Художница Таус Махачева о проектах от Шанхая до Ливерпуля

Vogue
Летучие ирландцы Летучие ирландцы

На Аранских островах до сих пор живут так, как жили древние кельты

Вокруг света
20 важных вопросов про галстуки 20 важных вопросов про галстуки

Рассказываем о главном мужском аксессуаре

GQ
Почему здорово быть «кошатником»: только научные факты Почему здорово быть «кошатником»: только научные факты

Кошки своенравны и самолюбивы, но их владельцы получают неоценимую пользу

Psychologies
Открыть в приложении