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 передвинуть маяк с места на место? Как передвинуть маяк с места на место?

Чтобы спасти маяк, группа инженеров и рабочих бросила вызов силам природы

Популярная механика
Неправильные привычки питания: советы диетолога Неправильные привычки питания: советы диетолога

На многие неправильные привычки питания мы просто не обращаем внимания

9 месяцев
Компьютеры всегда совершали ошибки, ИИ делает ситуацию критически опасной, но закон на стороне машин Компьютеры всегда совершали ошибки, ИИ делает ситуацию критически опасной, но закон на стороне машин

Можно ли сегодня защитить себя от компьютерных ошибок?

ТехИнсайдер
Семейное дело Семейное дело

На Кипр стоит поехать и взрослым, и детям

Лиза
Из СССР — вокруг света: как Юрий Сенкевич прожил жизнь-путешествие Из СССР — вокруг света: как Юрий Сенкевич прожил жизнь-путешествие

Юрий Сенкевич и его жизнь, полная приключений

Psychologies
Собираем ребенка в школу и колледж: лучшие гаджеты и аксессуары к 1 сентября Собираем ребенка в школу и колледж: лучшие гаджеты и аксессуары к 1 сентября

Гаджеты для детей (не хуже, чем у тебя)

Maxim
Я верю в йогу Я верю в йогу

Очень необычное интервью Кали Рэй, основательницы ТриЙоги

Yoga Journal
«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
15 культовых образов Мадонны 15 культовых образов Мадонны

Мадонне исполнилось 60 лет!

Esquire
Для тех, кто любит в доме порядок Для тех, кто любит в доме порядок

Практикум по уборке и оптимизации пространства

Домашний Очаг
Работа по профилю Работа по профилю

Главному злодею Голливуда Ха­вьеру Бар­дему наконец досталась положительная роль

GQ
Океан — диктатор климата Океан — диктатор климата

Академик Роберт Нигматулин

Эксперт
Контакт | Беседа c Анной Старобинец Контакт | Беседа c Анной Старобинец

Беседа c Анной Старобинец

Мир Фантастики
7 запрещенных мужских вещей, которые просто необходимо носить 7 запрещенных мужских вещей, которые просто необходимо носить

Все, что было «под запретом» носить не просто можно, а необходимо

Playboy

Как избежать излишних реверансов и вымученных шаблонов в деловой переписке

Esquire
Все, что нужно знать о свадьбе принцессы Йоркской Евгении Все, что нужно знать о свадьбе принцессы Йоркской Евгении

Свадебное платье, место торжества, главные гости церемонии и многое другое

Vogue
12 главных вопросов про УЗИ 12 главных вопросов про УЗИ

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

9 месяцев
Триллион для трубы Триллион для трубы

Инвестиции «Транснефти» в обновление труб составят порядка триллиона рублей

Эксперт
4 совета, как вернуть бывшего 4 совета, как вернуть бывшего

С какими-то упущениями можно мириться, но есть то, что мы в состоянии изменить

Psychologies
Няня — друг или враг. Как распознать опасного кандидата при найме Няня — друг или враг. Как распознать опасного кандидата при найме

Няня — друг или враг. Как распознать опасного кандидата при найме

Forbes
Игра в эклектику: почему сочетать несочетаемое — это нормально Игра в эклектику: почему сочетать несочетаемое — это нормально

Гардероб современной женщины давно не может ограничиваться одним стилем

Cosmopolitan
Что иностранцы думают о музыке Виктора Цоя и «Кино» Что иностранцы думают о музыке Виктора Цоя и «Кино»

Что думают о Цое европейцы, американцы и жители иных загадочных континентов

Maxim
Загорела на работе: женщины, работающие на Ибице Загорела на работе: женщины, работающие на Ибице

Каково на Ибице живется женщинам, которые приезжают сюда зарабатывать

Cosmopolitan
Moscow Design Week Moscow Design Week

Проходим квест по Москве и одновременно прокачиваем знания о дизайне

Numéro
Обувь плюс носки: как делать можно и как нельзя Обувь плюс носки: как делать можно и как нельзя

Как сочетать носки с обувью

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
Жизнь после родов: как правильно расставить приоритеты? Жизнь после родов: как правильно расставить приоритеты?

Часто в бесконечной череде домашних дел женщина совсем забывает о себе

9 месяцев
Воля к победе Воля к победе

Интервью с Павлом Волей

Cosmopolitan
Как должен выглядеть идеальный летний опен-эйр: объясняем на примере Flow Festival Как должен выглядеть идеальный летний опен-эйр: объясняем на примере Flow Festival

Неделю назад в Хельсинки отгремел Flow Festival

Esquire
Денег нет: как заработать репутацию и не потратить на это ни рубля Денег нет: как заработать репутацию и не потратить на это ни рубля

Семь шагов, которые помогут вам завоевать репутацию эксперта

Forbes
Открыть в приложении