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

Что почитать в день «Звездных вoйн»: 3 отличных книги о далекой галактике Что почитать в день «Звездных вoйн»: 3 отличных книги о далекой галактике

Книги, которые помогут вспомнить вам, за что вы любите «Звездные вoйны»

Популярная механика
Как продолжить пользоваться смартфоном с разбитым экраном Как продолжить пользоваться смартфоном с разбитым экраном

Это только кажется, что разбитый, но дышащий телефон все еще остается телефоном

Maxim
«Осторожно, затягивает»: как ледоколы ломают лед (на самом деле) «Осторожно, затягивает»: как ледоколы ломают лед (на самом деле)

Может ли мощное судно проиграть битву со льдом?

ТехИнсайдер
Страховое прикрытие Страховое прикрытие

Полис иностранного страховщика как альтернатива налоговой гавани

Forbes
Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе

Вспышка холеры в Европе: во всем виновата святая вода из Эфиопии

N+1
Ах, Одесса! Ах, Одесса!

Интервью с телеведущей Региной Тодоренко

OK!
Движение и дыхание Движение и дыхание

Что надо знать про Аштанга-йогу и как начать практику

Yoga Journal
1970: Прошла зима, настало лето 1970: Прошла зима, настало лето

В 1971 году операторы «Лунохода–1» «нарисовали» на поверхности Луны цифру «8»

Esquire
Стоит ли искать баланс между работой и личной жизнью? Стоит ли искать баланс между работой и личной жизнью?

Возможно ли совместить работу и счастливую личную жизнь

Psychologies
В ответе за будущее… Что такое репродуктивное здоровье? В ответе за будущее… Что такое репродуктивное здоровье?

О репродуктивном здоровье ребенка должны подумать, прежде всего, его родители

9 месяцев
Toyota Avensis: исчезающий вид Toyota Avensis: исчезающий вид

Toyota Avensis. Запас прочности

АвтоМир
Как заработать на отдыхе Как заработать на отдыхе

Проведение летних месяцев в душном офисе противоречит природе человека

Maxim
Конец великой стройки. Почему Россия отстает в развитии инфраструктуры Конец великой стройки. Почему Россия отстает в развитии инфраструктуры

Чем определяется экономическое развитие страны

Forbes
Тимбилдинг для дикарей Тимбилдинг для дикарей

Кор­по­ра­тив­ные по­хо­ды

GQ
Имею скафандр, готов путешествовать Имею скафандр, готов путешествовать

Скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе

Популярная механика
Евгения Добровольская. Разбивая стереотипы Евгения Добровольская. Разбивая стереотипы

Воспоминания Евгении Добровольской о том, как она стала актрисой

Караван историй
Фельдшера на вас нет Фельдшера на вас нет

Как реанимировать умирающую деревню — техника выживания

Русский репортер
Пищевая ценность Пищевая ценность

Интервью с президентом компании «Мираторг» Виктором Линником

Esquire
Наступило время сильных женщин Наступило время сильных женщин

Поверить, что у актрисы Екатерины Климовой четверо детей, просто невозможно

Добрые советы
Как собрать модный офисный гардероб Как собрать модный офисный гардероб

Пять модных комплектов одежды, которые сделают рабочие будни приятнее

Vogue
Любимые летние вещи Мэрилин Монро Любимые летние вещи Мэрилин Монро

Знаковые вещи, в которых Мэрилин Монро наслаждалась летом

Vogue
7 знаменитых врачей Античности и Средневековья 7 знаменитых врачей Античности и Средневековья

Знаменитые врачи, спасавшие пациентов во времена Античности и Средневековья

Дилетант
Жирные факты о «Большом Лебовски» Жирные факты о «Большом Лебовски»

О фильме, после которого мы не можем по-прежнему смотреть на отрезанные пальцы

Maxim
Смена приоритетов: как санкции влияют на бизнес «Газпрома» Смена приоритетов: как санкции влияют на бизнес «Газпрома»

В ближайшие годы компания будет вынуждена переориентироваться

Forbes
10 сериалов и телефильмов до конца лета 10 сериалов и телефильмов до конца лета

В ожидании осеннего телевизионного сезона знакомимся с релизами июля и августа

Esquire
Школьная пора Школьная пора

Интервью с актрисой Александрой Ребенок, создающей одежду для школьников

OK!
Юрий Стоянов: Никогда не был везунчиком, баловнем судьбы Юрий Стоянов: Никогда не был везунчиком, баловнем судьбы

Юрий Стоянов о мечтах и планах, любимой жене и дочке

Лиза
20 важных фильмов про роботов 20 важных фильмов про роботов

Список лучшего кино про роботов

Maxim
Kia Optima. Поправка на дальность Kia Optima. Поправка на дальность

Рыночная доля Kia Optima стабильно растет. Нужно ли что-то менять в продукте?

АвтоМир
Если очень захотеть, можно в космос полететь Если очень захотеть, можно в космос полететь

Профессия, которой не учат ни в одном учебном заведении

Популярная механика
Открыть в приложении