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 понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии Как понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии

Книги, которые помогут погрузиться во внутренний мир женщины и лучше понять его

Популярная механика
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
Как на телефоне отсканировать QR-код: пошаговая инструкция для Android и iPhone Как на телефоне отсканировать QR-код: пошаговая инструкция для Android и iPhone

Инструкция, как отсканировать QR-код на экране телефона на Android и iPhone

CHIP
37 вещей, которые не должен делать настоящий мужчина 37 вещей, которые не должен делать настоящий мужчина

Настоящий мужчина никогда...

Maxim
«Был честен с собой и со своим ремеслом»: каким был путь в искусстве Карла Брюллова «Был честен с собой и со своим ремеслом»: каким был путь в искусстве Карла Брюллова

Каким был путь в искусстве Карла Брюллова и как его показывают в музеях

Forbes
Лучшие рестораны Москвы: 6 самых доступных и самых достойных Лучшие рестораны Москвы: 6 самых доступных и самых достойных

6 самых доступных и самых разнообразных ресторанов Москвы

Playboy
Вне моды: почему не стыдно быть наемным менеджером Вне моды: почему не стыдно быть наемным менеджером

Герой нашего времени — основатель стартапа, за два-три года ставший богатым

Forbes
«Я живу одна»: какие плюсы в отсутствии соседей по квартире? «Я живу одна»: какие плюсы в отсутствии соседей по квартире?

Каково это — жить одной в квартире?

Psychologies
4 зарубежных марки украшений, которые тебя удивят 4 зарубежных марки украшений, которые тебя удивят

Арина Яганова передает сводку с фэшн-полей - найдены новые марки украшений

Cosmopolitan
Идеальные роды: все в наших руках? Идеальные роды: все в наших руках?

Правильно планируем идеальное событие своей жизни – рождения ребенка

9 месяцев
Обувь плюс носки: как делать можно и как нельзя Обувь плюс носки: как делать можно и как нельзя

Как сочетать носки с обувью

Cosmopolitan
«Не навредить» детям: возможно ли это? «Не навредить» детям: возможно ли это?

Как вырастить ребенка, не нанеся ему ни одной травмы

Psychologies
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
Ученые назвали человека канцерогенным видом Ученые назвали человека канцерогенным видом

Деятельность человека приводит к росту заболеваемости раком среди диких животных

Популярная механика
5 женщин, которые изменили этот мир 5 женщин, которые изменили этот мир

Еще совсем недавно наш мир был полностью ориентирован на мужчин

Популярная механика
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
Новый тренер Virtus.pro, комментатор Габен и бесконечные драки. The International продолжает удивлять Новый тренер Virtus.pro, комментатор Габен и бесконечные драки. The International продолжает удивлять

Пока все матчи в плей-офф The International заканчиваются с сухим счётом

Maxim
Почему сестры Хачатурян не убежали Почему сестры Хачатурян не убежали

Адвокат сестер Хачатурян о деталях убийства

Русский репортер
Жевать лучшего Жевать лучшего

Самые влиятельные московские рестораторы о трендах, бизнесе и любви к еде

Esquire
Защита от солнца Защита от солнца

Будущей маме важно не переусердствовать с солнечными ваннами

9 месяцев
«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
Еда + Она: 11 блюд, которые можно взять в постель и не прогадать Еда + Она: 11 блюд, которые можно взять в постель и не прогадать

Почему бы не совместить еду и занятия любовью?

Playboy
Жизнь без партнера: что мешает нам быть счастливыми? Жизнь без партнера: что мешает нам быть счастливыми?

Оценка действенности советов Далай-ламы и архиепископа ЮАР Десмонда Туту

Psychologies
Страшнее прививок: будут ли ваших детей поголовно секвенировать Страшнее прививок: будут ли ваших детей поголовно секвенировать

Вопрос целесообразности расшифровки геномов всех новорожденных детей

Forbes
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
20 обложек романа «Лолита» 20 обложек романа «Лолита»

Для художников это произведение остается поводом для творческих высказываний

Esquire
Американская мечта Американская мечта

По-азиатски медитативный нью–йоркский лофт — сбывшаяся мечта корейцев

SALON-Interior
«Когда ты уже нас познакомишь?»: 4 главных правила, как представить девушку друзьям «Когда ты уже нас познакомишь?»: 4 главных правила, как представить девушку друзьям

Как представить девушку друзьям и не облажаться

Playboy
Антон Хабаров. На двоих одно дыхание Антон Хабаров. На двоих одно дыхание

История любви актера Антона Хабарова

Караван историй
«Я не видела его два месяца»: москвичка пытается вернуть своего ребенка «Я не видела его два месяца»: москвичка пытается вернуть своего ребенка

История женщины, у которой отобрали ребенка

Cosmopolitan
Открыть в приложении