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

5 космических технологий, которые теперь есть в ваших автомобилях 5 космических технологий, которые теперь есть в ваших автомобилях

Каждому уже удалось увидеть хотя бы частички космической технологии!

Популярная механика
Как жизнь победила смерть Как жизнь победила смерть

Михаил Мейлах, хранитель поэзии — о Боге и времени

Русский репортер
Почему телефон быстро разряжается и как это исправить: 5 простых советов Почему телефон быстро разряжается и как это исправить: 5 простых советов

Как сделать, чтобы телефон не разряжался быстро

CHIP
Кобальтовый ров и ад раскаленного лития: какие технологии Tesla не по зубам конкурентам Кобальтовый ров и ад раскаленного лития: какие технологии Tesla не по зубам конкурентам

Убытки Tesla выросли вдвое, но акции все равно подорожали на 11%

Forbes
Индивидуалистка из СССР: как Айн Рэнд боролась с коммунизмом и создавала бестселлеры Индивидуалистка из СССР: как Айн Рэнд боролась с коммунизмом и создавала бестселлеры

Как Айн Рэнд, дочь аптекаря из Петербурга, смогла покорить США

Forbes
Власть бизнеса: 50-100 Власть бизнеса: 50-100

Forbes составил первый рейтинг влиятельных россиян

Forbes
Как сказать своей девушке, что ты до сих пор общаешься с бывшей? 3 главных правила Как сказать своей девушке, что ты до сих пор общаешься с бывшей? 3 главных правила

Три важных совета о том, как сообщить своей девушке об общении с бывшей

Playboy
10 фраз, которые нельзя говорить детям при разводе 10 фраз, которые нельзя говорить детям при разводе

Родители, проходящие через развод, должны внимательно следить за словами

Psychologies
«Правило трех секунд» и еще 9 неписаных психологических законов поведения за рулем «Правило трех секунд» и еще 9 неписаных психологических законов поведения за рулем

Десять поведенческих моделей водителей, о которых не расскажут в ГАИ

Maxim
Hyundai Tucson. Не зря старались Hyundai Tucson. Не зря старались

Hyundai Tucson. Обновленный кроссовер официально представили публике

АвтоМир
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Сдержанные и неброские образы на этой неделе оказались в абсолютном меньшинстве

GQ
Трудности перевода: нетрадиционная проблема популярного кроссовера Трудности перевода: нетрадиционная проблема популярного кроссовера

Ну-ка попробуй правильно произнести Hyundai Tucson...

Maxim
Предсвадебная лихорадка: как повторить макияж звездных невест Предсвадебная лихорадка: как повторить макияж звездных невест

Бьюти-гид, как подготовить кожу, чтобы повторить образы звездных невест

Cosmopolitan
Почему вейп в 2018 году — это актуально и востребованно Почему вейп в 2018 году — это актуально и востребованно

Объясняем на гифках, почему вейп так актуален

Esquire
Что читать в сентябре: выбор Psychologies Что читать в сентябре: выбор Psychologies

Четыре книжные новинки к началу осени

Psychologies
Как заработать на отдыхе Как заработать на отдыхе

Проведение летних месяцев в душном офисе противоречит природе человека

Maxim
В доме, где резной палисад В доме, где резной палисад

Вологда. Уютный городок, с любовью хранящий свою историю

АвтоМир
Управляющий экзоскелетом чип больше не будет гpeть мозг Управляющий экзоскелетом чип больше не будет гpeть мозг

Ученые на шаг ближе к созданию полноценного экзоскелета

Популярная механика
Юлий Гусман: «Жить без работы скучно!» Юлий Гусман: «Жить без работы скучно!»

Юлий Гусман признался, какое событие совсем недавно произошло в его семье

StarHit
Уроки августа. Чему Россию учат кризисы Уроки августа. Чему Россию учат кризисы

Впереди у Кремля почти шесть гарантированных лет нового президентского срока

Forbes
Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана решена спустя полвека Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана решена спустя полвека

Как переломить спагетти ровно на две части, а не на три или больше

Forbes
Плохой хороший фитнес Плохой хороший фитнес

Пять самых полезных и пять вредных видов спортивных нагрузок для здоровья

Лиза
Читала мир как Роман Читала мир как Роман

Интервью с режиссером Ро­ма­ном Ка­ри­мо­вым

Glamour
Открыт грибок, превращающий насекомых в «зомби» Открыт грибок, превращающий насекомых в «зомби»

Биологи из Калифорнии открыли грибок, проникающий в мозг плодовых мушек-дрозофил

Популярная механика
Самые модные роли Роберта Рэдфорда Самые модные роли Роберта Рэдфорда

Роберту Редфорду 81, и он — великий: актер, продюсер, режиссер

Esquire
Реформа крайнего срока Реформа крайнего срока

Был ли шанс сделать пенсионную реформу еще хуже. А лучше?

Русский репортер
Стоит ли имитировать оргазм, чтобы не огорчать партнера? Стоит ли имитировать оргазм, чтобы не огорчать партнера?

Может ли женщина испытывать настоящее удовольствие в постели?

Psychologies
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Стильные сочетания от Канье Уэста и других

GQ
10 вещей о Рике де ла Круа 10 вещей о Рике де ла Круа

10 вещей об основателе часового бренда Bomberg Рике де ла Круа

Esquire
Опять двадцать пять: российские звезды, которые выглядят как школьницы Опять двадцать пять: российские звезды, которые выглядят как школьницы

Эти российские звезды больше похожи на старшеклассниц

Cosmopolitan
Открыть в приложении