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

Как правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца Как правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца

Как при выборе собаки оценить её характер и поведение

Популярная механика
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
Столкновение умов: как не проиграть конкуренцию в борьбе за лидерство в области ИИ Столкновение умов: как не проиграть конкуренцию в борьбе за лидерство в области ИИ

Как на самом деле развивается ИИ в России?

Forbes
Почему быть милым — опасно Почему быть милым — опасно

Обратная сторона безграничной приветливости и дружелюбия

Psychologies
Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем

Как помочь своему организму заснуть?

Maxim

Сейчас супруга Александра Кержакова находится на реабилитации в Таиланде

Cosmopolitan
Как понять язык собаки: Краткий человеко-собачий словарь Как понять язык собаки: Краткий человеко-собачий словарь

Пришло время заняться изучением невербального языка твоего пса

Maxim
8 заповедей успешного мизантропа 8 заповедей успешного мизантропа

Как правильно ненавидеть людей с пользой для себя и для них

Maxim
Надувной кинотеатр и еще 7 способов прокачать дачный участок Надувной кинотеатр и еще 7 способов прокачать дачный участок

Гаджеты, которые идеально впишутся в дачный участок

Maxim
«Рояль в кустах», «Дело пахнет керосином» и еще 18 слов и выражений с интереснейшей историей происхождения «Рояль в кустах», «Дело пахнет керосином» и еще 18 слов и выражений с интереснейшей историей происхождения

Познакомься поближе со словами, которыми ты пользуешься всю жизнь.

Maxim
12 главных вопросов про УЗИ 12 главных вопросов про УЗИ

Когда надо делать первое УЗИ, не навредит ли оно малышу?

9 месяцев
Почему мужчинам трудно признаться: «Между нами все кончено» Почему мужчинам трудно признаться: «Между нами все кончено»

Больше всего в отношениях мужчины боятся сказать, что пора расстаться

Psychologies
Перфекционизм мешает наслаждаться сексом Перфекционизм мешает наслаждаться сексом

Беспокойство — главный враг возбуждения, особенно у женщин

Psychologies
«Я изменила мужу и поняла, что никогда этого не повторю» «Я изменила мужу и поняла, что никогда этого не повторю»

Неверность отравляет отношения независимо от того, знает ли о ней партнер

Psychologies
Чистота жанра Чистота жанра

Дизайнер Винченцо де Котис проектирует мебель ранга высокого искусства

The Rake
7 заболеваний, которые могут поддаваться лечению каннабиноидами 7 заболеваний, которые могут поддаваться лечению каннабиноидами

Терапевтическое влияние каннабиноидов на ряд заболеваний

Популярная механика
«Оскар» попсеет и не краснеет. Теперь у Кардашян есть шанс! «Оскар» попсеет и не краснеет. Теперь у Кардашян есть шанс!

Американские киноакадемики придумали, как проглотить свою гордость

Maxim
«Я придумала своего мужа» «Я придумала своего мужа»

Она составила бизнес-план будущей счастливой жизни и осуществила его

Psychologies
Прибыль как роскошь: к чему приведет изъятие сверхдоходов у бизнеса Прибыль как роскошь: к чему приведет изъятие сверхдоходов у бизнеса

Бизнеса в СССР не существовало, а кончилось все пустыми полками в магазинах

Forbes
Страшно красивые: Бузова, Гагарина, Дакота и другие русские звезды без макияжа Страшно красивые: Бузова, Гагарина, Дакота и другие русские звезды без макияжа

Звезды с радостью делятся со своими фолловерами снимками а-ля натурель

Cosmopolitan
Исчерпывающий гид по борьбе с жарой Исчерпывающий гид по борьбе с жарой

Ты сможешь с комфортом пережить глобальное потепление благодаря этим советам

Maxim
Сила нерезидента: почему иностранцы избавляются от госдолга и чем это грозит рублю Сила нерезидента: почему иностранцы избавляются от госдолга и чем это грозит рублю

Продажи нерезидентами ОФЗ составили $6 млрд во II квартале

Forbes
Инструмент капиталиста Инструмент капиталиста

Как производитель болтов и шарниров превращается в технологического гиганта

Forbes
Специалист со сроком годности. Негативные последствия пенсионной реформы для рынка труда Специалист со сроком годности. Негативные последствия пенсионной реформы для рынка труда

К чему ведет уголовная ответственность за увольнение в предпенсионном возрасте

СНОБ
Лидерами становятся... Лидерами становятся...

Учредитель компании Toy.ru Алиса Лобанова об истории своего успеха

OK!
Конец истории: неизвестные факты о «Теории большого взрыва» и чему нас научили герои Конец истории: неизвестные факты о «Теории большого взрыва» и чему нас научили герои

CBS объявил, что 12 сезон «Теории большого взрыва» станет последним

Playboy
От любви до ненависти От любви до ненависти

Что все эти годы скрывали Степаненко и Петросян

StarHit
Они позорят прекрасный пол! Они позорят прекрасный пол!

6 типов женщин, от которых стоит держаться подальше

Maxim
Смартфоны опасны, или как гаджеты разрушают социальные связи Смартфоны опасны, или как гаджеты разрушают социальные связи

Говорят, что увлечение мобильными устройствами закончится зависимостью

Популярная механика
«Другой у меня нет»: Дмитрий Быков о родине и любви «Другой у меня нет»: Дмитрий Быков о родине и любви

Как правильно говорить с детьми о патриотизме – и надо ли вообще

Домашний Очаг
Открыть в приложении