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 сделать очки виртуальной реальности из картона? Как сделать очки виртуальной реальности из картона?

Превращаем смартфон в очки виртуальной реальности отменного качества

Популярная механика
Iron Gate Hotel: машина времени в центре Праги Iron Gate Hotel: машина времени в центре Праги

В отеле Iron Gate Hotel & Suites вам откроются роскошные средневековые интерьеры

National Geographic
Приют разозленных консерваторов: почему Signal и Telegram — это новые Twitter и Facebook Приют разозленных консерваторов: почему Signal и Telegram — это новые Twitter и Facebook

Почему популярность Signal и Telegram так резко возрасла

Forbes
«Убивая Еву» – сериал о том, как опасно недооценивать женщин «Убивая Еву» – сериал о том, как опасно недооценивать женщин

«Убивая Еву» – сериал о том, как опасно недооценивать женщин

GQ
Пять языков любви Пять языков любви

Секрет прочных отношений

kiozk originals
В Фейсбуке нашли, пожалуй, худшую невесту в мире В Фейсбуке нашли, пожалуй, худшую невесту в мире

Сначала она потребовала, чтобы гости заплатили за свадьбу, а потом всех прокляла

Maxim
Тибетский лабиринт Пржевальского Тибетский лабиринт Пржевальского

Экспедиции Пржевальского в Центральную Азию

GEO
Почему мужья и жены хотят, чтобы их поймали на измене? Почему мужья и жены хотят, чтобы их поймали на измене?

Что мешает нам попросить развод и стать свободными для новых отношений?

Psychologies
Пиво — не то, что мы думаем! 12 шокирующих фактов про любимый напиток Пиво — не то, что мы думаем! 12 шокирующих фактов про любимый напиток

Кружечка пива в приятной компании, в выходной день — звучит очень заманчиво

Playboy
9 винтажных фото призраков с жуткой историей 9 винтажных фото призраков с жуткой историей

Мы собрали самые леденящие кровь фотографии и расскажем их истории

Cosmopolitan
Hyundai Tucson. Не зря старались Hyundai Tucson. Не зря старались

Hyundai Tucson. Обновленный кроссовер официально представили публике

АвтоМир
Великие и смешные: 9 неожиданных снимков знаменитостей (с историями) Великие и смешные: 9 неожиданных снимков знаменитостей (с историями)

Снимки, на которых выдающиеся люди пойманы в не­­­ти­пичной обстановке

Maxim

«Каталог всей Земли» в 1970-е годы стал «библией своего поколения»

Esquire
Нерусский дух: почему экспатов ждет провал в России Нерусский дух: почему экспатов ждет провал в России

Почему экспаты быстро перегорают в России

Forbes
Оксфорды, лоферы и прочие дерби: а вы знаете, как выглядит хипстерская обувь? Оксфорды, лоферы и прочие дерби: а вы знаете, как выглядит хипстерская обувь?

Оксфорды, лоферы и прочие дерби: а вы знаете, как выглядит хипстерская обувь?

Playboy
Обувь плюс носки: носить или нет? Обувь плюс носки: носить или нет?

Почему на наших просторах носки в сочетании с туфлями вызывают отторжение

Cosmopolitan
Ольга Бузова рассказала о чувствах к бывшему мужу Ольга Бузова рассказала о чувствах к бывшему мужу

Ольга Бузова рассказала о чувствах к бывшему мужу

Cosmopolitan
Трудности перевода: нетрадиционная проблема популярного кроссовера Трудности перевода: нетрадиционная проблема популярного кроссовера

Ну-ка попробуй правильно произнести Hyundai Tucson...

Maxim
Врата миров | «Звёздные войны» с точки зрения науки Врата миров | «Звёздные войны» с точки зрения науки

«Звёздные войны» с точки зрения науки

Мир Фантастики
В Питер на выходные: Как мы пытались экономить в городе на Неве и что из этого вышло В Питер на выходные: Как мы пытались экономить в городе на Неве и что из этого вышло

Сколько стоит провести 3 дня в Санкт-Петербурге

Лиза
Крым и русский судья Крым и русский судья

Почему эйфорию сменяет ропот

Русский репортер
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
«Ведут себя варварски»: за что Лукашенко требует денег от Москвы «Ведут себя варварски»: за что Лукашенко требует денег от Москвы

Почему Лукашенко вдруг назвал россиян «варварами»

Forbes
Восстать из ада Восстать из ада

Новый пакет санкций способен осложнить жизнь госбанков и сырьевых компаний

Эксперт
Как собирать красивые камни и минералы, а потом делать украшения из них Как собирать красивые камни и минералы, а потом делать украшения из них

Осваиваем новое модное хобби

Vogue
Generation Z Generation Z

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

OK!
Топ-10 самых богатых актрис в мире — от Скарлетт Йоханссон до Милы Кунис Топ-10 самых богатых актрис в мире — от Скарлетт Йоханссон до Милы Кунис

Наконец-то мы дождались главного рейтинга по версии журнала Forbes

Playboy
Преступно не арестовывать Преступно не арестовывать

Формально «Красный террор» был провозглашен после покушения на Ленина

Огонёк
Расшифрован древнеегипетский тест на беременность Расшифрован древнеегипетский тест на беременность

Как египтяне определяли беременность и пол будущего ребенка

National Geographic
4 типажа из сериала «Гранд», которых ты точно встретишь в реальной жизни. 4 типажа из сериала «Гранд», которых ты точно встретишь в реальной жизни.

Этих персонажей ты точно еще не раз встретишь в реальной жизни

Cosmopolitan
Открыть в приложении