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

6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть 6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть

Как помочь себе похудеть?

Популярная механика
Сердце на ракетке Сердце на ракетке

Мария Шарапова решила поискать личное счастье среди британской элиты

StarHit
Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами

Японские инженеры разработали биогибридную руку с человеческими мышцами

N+1
10 главных ролей Ford Mustang в истории кино 10 главных ролей Ford Mustang в истории кино

В истории кино следов копыт “Мустанга” не меньше, чем в истории автопрома

Maxim
Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья

Как электронная медицина спасает сотни деревьев?

Правила жизни
Проблемы на букву Z: как клиповое мышление мешает молодым сотрудникам Проблемы на букву Z: как клиповое мышление мешает молодым сотрудникам

У поколения Z на смену линейному типу мышления пришло клиповое

Forbes
Песнь пенсий Песнь пенсий

Про колонизацию Марса мы уже писали, а про пенсии – пока нет

Maxim
Законная регистрация Законная регистрация

Приняты новые правила регистрации транспортных средств

АвтоМир
Почему мы сожалеем о разводе Почему мы сожалеем о разводе

Треть разведенных пар сожалеют о решении расстаться

Psychologies
Выход в офлайн: как пережить первое настоящее свидание Выход в офлайн: как пережить первое настоящее свидание

О чем помнить, чтобы первая встреча «вживую» прошла удачно

Psychologies
Шалость удалась! Шалость удалась!

В конце августа 2008 года на экраны вышла первая серия сериала «Универ»

StarHit
Что взять с собой в самолет: 3 мужских комплекта ручной клади на любой случай Что взять с собой в самолет: 3 мужских комплекта ручной клади на любой случай

Путешествие на самолете давно перестало быть чем-то необычным

Playboy
Александр Миндадзе и Катя Шагалова. Подлинная история мисс Бетти Александр Миндадзе и Катя Шагалова. Подлинная история мисс Бетти

По большому счету Галина Орлова оказалась актрисой одной роли

Караван историй
Два гастрита Два гастрита

В чём причины гастрита и как его лечит тибетская медицина

Yoga Journal
Volkswagen Touareg Volkswagen Touareg

Третье поколение Volkswagen Touareg не растеряло приключенческого духа

Quattroruote
Дорога к счастью Дорога к счастью

Чтобы понять Уругвай, сюда надо приехать хотя бы на пару недель

Psychologies
Секс-драйв на Cosmo: дрожь земли — пульсатор Fun Factory STRONIC SURF Секс-драйв на Cosmo: дрожь земли — пульсатор Fun Factory STRONIC SURF

Самый честный секс-драйв от редактора Cosmo

Cosmopolitan
В чем богемно провести остаток лета у бассейна В чем богемно провести остаток лета у бассейна

5 модных выходов на каждые выходные до конца теплого сезона

Vogue
До и после бокала вина: фотограф показал, как меняется настроение от алкоголя До и после бокала вина: фотограф показал, как меняется настроение от алкоголя

Фотограф из Бразилии Маркус Альберти придумал забавный проект

Playboy
Generation Z Generation Z

Ольга Карпуть, владелица «KM 20», рассказывает, почему все говорят о поколении Z

OK!
Лето, прощай! Лето, прощай!

Как подготовить сад к осеннему сезону

Домашний Очаг
Алексей Маклаков: Я люблю тебя до слез… Алексей Маклаков: Я люблю тебя до слез…

Алексей Маклаков благодарит судьбу за то, что в его жизни появилась Анна

Лиза
Одиночество в Сети Одиночество в Сети

Ежегодный топ-20 «СтарХита» посвящен самым запрашиваемым в Интернете мужчинам

StarHit
Здравствуйте, товарищи Здравствуйте, товарищи

Как попасть в Северную Корею и пробежать полумарафон

Tatler
Любовь близко: как найти своего «единственного» онлайн Любовь близко: как найти своего «единственного» онлайн

Интервью с директором сервиса знакомств «Мамба» Ярославом Сергеевым

Cosmopolitan
Пенсии обсуждать поздно. Почему обществу пора требовать от власти базовый доход Пенсии обсуждать поздно. Почему обществу пора требовать от власти базовый доход

Контракт «мы не лезем в политику — вы гарантируете достаток» оказался невыгодным

СНОБ
Себе дороже: почему швейцарские адвокаты отказываются защищать Вексельберга Себе дороже: почему швейцарские адвокаты отказываются защищать Вексельберга

Российский миллиардер намерен судиться с банками

Forbes
The International по Dota 2 стартует уже сегодня! Не пропусти матчи наших команд The International по Dota 2 стартует уже сегодня! Не пропусти матчи наших команд

Virtus.pro и Winstrike сегодня начнут разрывать Ванкувер

Maxim
“Неправильного воспитания не бывает” “Неправильного воспитания не бывает”

Семейный психолог Екатерина Мурашова о воспитании детей

Psychologies
Профессия будущего? Кто такой Data Scientist и почему им надо становиться Профессия будущего? Кто такой Data Scientist и почему им надо становиться

Что такое Data Science простыми словами

Playboy
Открыть в приложении