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

8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта 8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта

Если есть эти продукты регулярно, можно снизить риск инсульта на 27%!

Популярная механика
Почему мы совершаем ошибки? 8 книг о том, как это понять и исправить Почему мы совершаем ошибки? 8 книг о том, как это понять и исправить

Как избавиться от ошибок, при которых страдают отношения с детьми и любимыми

Psychologies
Подводный пылесос и чистящее желе: четыре российских технологии для борьбы с нефтяным загрязнением Подводный пылесос и чистящее желе: четыре российских технологии для борьбы с нефтяным загрязнением

Как решения используют в России по уборке нефтепродуктов?

Inc.
Семейное дело Семейное дело

На Кипр стоит поехать и взрослым, и детям

Лиза
Какое пиво лучше с оливье, борщом, окрошкой: ответ специалиста Какое пиво лучше с оливье, борщом, окрошкой: ответ специалиста

Крайне необычный варианты гастрономической пары к пиву

Maxim
Высокое положение Высокое положение

О чем говорят обитатели небоскребов Москвы-Сити

Esquire
Идеальные роды: все в наших руках? Идеальные роды: все в наших руках?

Правильно планируем идеальное событие своей жизни – рождения ребенка

9 месяцев
Пираты XXI века Пираты XXI века

Борьба с информационными атаками на автомобили продолжается

Quattroruote
Шлифовщик хрусталя и другие необычные профессии на фронтах Второй мировой Шлифовщик хрусталя и другие необычные профессии на фронтах Второй мировой

Шлифовщик хрусталя и другие необычные профессии на фронтах Второй мировой

Maxim
Лучшие кроссовки июля 2018 Лучшие кроссовки июля 2018

Июльская подборка новинок вышла яркой и не слишком мейнстримной

Esquire
Лучшие моменты первого игрового дня The International Лучшие моменты первого игрового дня The International

The International начинает радовать уже с первого дня

Maxim
Как узнать, что кто-то ворует твой Wi-Fi Как узнать, что кто-то ворует твой Wi-Fi

Как легко и быстро определить, что злодей присосался к твоему Wi-Fi

Maxim
15 культовых образов Мадонны 15 культовых образов Мадонны

Мадонне исполнилось 60 лет!

Esquire
Воля к победе Воля к победе

Интервью с Павлом Волей

Cosmopolitan
ПТС стал цифровым ПТС стал цифровым

В России запущена система выдачи электронных паспортов транспортных средств

АвтоМир
Жизнь по наклонной: когда рубль перестанет слабеть Жизнь по наклонной: когда рубль перестанет слабеть

Впереди нас ждут новые взрывные подвижки в курсе российской валюты?

Forbes
Смерть автора, экономика даров и прочие понятия, которые ты должен знать Смерть автора, экономика даров и прочие понятия, которые ты должен знать

Вторая часть статьи о временах постмодерна, в которых мы живем

Maxim
Малыш на драйве Малыш на драйве

Англичанин Льюис Хэмилтон – один из лучших гонщиков «Формулы-1»

Esquire
«Найди то, что тебе интересно, – и это выстрелит» «Найди то, что тебе интересно, – и это выстрелит»

Настя Ивлеева о том, как ей удалось стать главной звездой российской блогосферы

Cosmopolitan
Жизнь без партнера: что мешает нам быть счастливыми? Жизнь без партнера: что мешает нам быть счастливыми?

Оценка действенности советов Далай-ламы и архиепископа ЮАР Десмонда Туту

Psychologies
Почему стресс мешает планировать Почему стресс мешает планировать

Стресс негативно влияет на многие стороны человеческой жизни

Psychologies
Математика любви: как вычислить идеального партнера Математика любви: как вычислить идеального партнера

Можно ли объяснить любовь математическими формулами?

Psychologies
Точно не «Гранд Будапешт»: что такое парадокс бесконечного отеля Точно не «Гранд Будапешт»: что такое парадокс бесконечного отеля

Может ли YouTube просвещать? Да, если речь идет о проекте TED Ed

Cosmopolitan
Анна Бузова: «Я никогда не завидовала Оле» Анна Бузова: «Я никогда не завидовала Оле»

Сестра ведущей «Дома-2» рассказала, как реагирует на сравнения с Ольгой

StarHit
Плохой хороший фитнес Плохой хороший фитнес

Пять самых полезных и пять вредных видов спортивных нагрузок для здоровья

Лиза
Жирные факты о «Большом Лебовски» Жирные факты о «Большом Лебовски»

О фильме, после которого мы не можем по-прежнему смотреть на отрезанные пальцы

Maxim
Пора-пора-порадовались: реальная история создания самого культового советского фильма «Д’Артаньян и три мушкетера» Пора-пора-порадовались: реальная история создания самого культового советского фильма «Д’Артаньян и три мушкетера»

Закулисье культового советского фильма «Д’Артаньян и три мушкетера»

Maxim
Назад в СССР. Как новые санкции повлияют на российскую экономику Назад в СССР. Как новые санкции повлияют на российскую экономику

В случае даже частичного принятия санкции будут самыми серьезными со времен СССР

Forbes
Alfa Future People 2018: 5 лет — полет нормальный Alfa Future People 2018: 5 лет — полет нормальный

Alfa Future People 2018: 5 лет — полет нормальный

Cosmopolitan
Деревянные боевые машины Майкла Ри Деревянные боевые машины Майкла Ри

Больше всего скульптора Майкла Ри увлекает идея путешествия во времени

Популярная механика
Открыть в приложении