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 воспитать кошку: она больше не будет драть ваши обои Как воспитать кошку: она больше не будет драть ваши обои

На самом деле, воспитать кошку вполне под силу любому хозяину

Популярная механика
Золотая орда Золотая орда

Ба­ста — о съемках второго фильма и собственных правилах ЗОЖа

Vogue
Как снять защиту записи флешки: избавляемся от ошибки «диск защищен» Как снять защиту записи флешки: избавляемся от ошибки «диск защищен»

Как снять защиту записи с флешки usb, если диск защищен?

CHIP
В понедельник похож на зомби? 6 экспресс-методов вернуть себе свежий вид В понедельник похож на зомби? 6 экспресс-методов вернуть себе свежий вид

Если вчера было очень хорошо, то сегодня будет как-то не очень

Playboy
Кто особенно склонен к изменам: 3 ключевые психологические черты, подталкивающие к неверности Кто особенно склонен к изменам: 3 ключевые психологические черты, подталкивающие к неверности

Почему некоторые люди изменяют, а другие — нет?

Psychologies
Коварный поцелуй Коварный поцелуй

Ученые подсчитали, что во время поцелуев передается около 500 вирусов и бактерий

Лиза
Hyundai Tucson. Не зря старались Hyundai Tucson. Не зря старались

Hyundai Tucson. Обновленный кроссовер официально представили публике

АвтоМир
Золотая подлодка: история особой императорской субмарины I-52 Золотая подлодка: история особой императорской субмарины I-52

У экипажа Особой Императорской субмарины I-52 не было ни шанса

Maxim
Наследство короля Наследство короля

Майкла Джексона нет с нами уже девять лет

StarHit
Приметы и суеверия о беременности: есть ли разумное зерно? Приметы и суеверия о беременности: есть ли разумное зерно?

Однозначно утверждать, что все приметы глупы и беспочвенны, нельзя

9 месяцев
Почему здорово быть «кошатником»: только научные факты Почему здорово быть «кошатником»: только научные факты

Кошки своенравны и самолюбивы, но их владельцы получают неоценимую пользу

Psychologies
Хвастуны против подхалимов: как преуспеть в работе и не устать Хвастуны против подхалимов: как преуспеть в работе и не устать

Как выстроить отношения с начальством наиболее эффективно

Forbes
Сон в жаркую летнюю ночь. В прокате новый хит с Тимоти Шаламе Сон в жаркую летнюю ночь. В прокате новый хит с Тимоти Шаламе

“Жаркие летние ночи” — сказка с очень печальным концом

Esquire
И не новичкам сложно И не новичкам сложно

О трудностях при покупке недвижимости в Лондоне и окрестностях

Forbes
Голливуд на Волге Голливуд на Волге

В Нижнем Новгороде прошел II фестиваль нового российского кино «ГОРЬКИЙ fest»

OK!
Опасные технологии: как распознавание лица на смартфоне может привести к глобальной катастрофе Опасные технологии: как распознавание лица на смартфоне может привести к глобальной катастрофе

Как распознавание лица на смартфоне может привести к глобальной катастрофе

Forbes
Сверхчеловек: бета-версия Сверхчеловек: бета-версия

Биохакеры пытаются редактировать гены при помощи собственных изобретений

Esquire
Лучшие шутки об уголовных делах за мемы! Лучшие шутки об уголовных делах за мемы!

Если репостнуть забавную картинку про религию, можно попасть в тюрьму

Maxim
Я поверила в себя Я поверила в себя

Блогеры, которые мотивируют на успех

Cosmopolitan
Нечеловеческая сила Нечеловеческая сила

Восемь суперспособностей, которые люди могут позаимствовать у животных

Русский репортер
Сбитый счетчик Сбитый счетчик

Полгода назад обнаружили место, которое назвали кладбищем такси

Esquire
Kia Optima. Поправка на дальность Kia Optima. Поправка на дальность

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

АвтоМир
Зачем нам нравиться другим и почему это так сложно? Зачем нам нравиться другим и почему это так сложно?

Почему простые природные желания порой доставляют нам столько хлопот?

Psychologies
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
Пенсионные варианты. Что скрывает государство Пенсионные варианты. Что скрывает государство

Повышения пенсионного возраста можно избежать, но правительству это невыгодно

Forbes
«Намного легче прорекламировать товар, чем событие». Павел Тарелкин — о механизмах таргетированной рекламы «Намного легче прорекламировать товар, чем событие». Павел Тарелкин — о механизмах таргетированной рекламы

Что такое таргетированная реклама и насколько она эффективна сегодня

СНОБ
Как научиться слушать себя? Как научиться слушать себя?

Как разобраться в своих чувствах, желаниях, потребностях

Psychologies
Ах, Одесса! Ах, Одесса!

Интервью с телеведущей Региной Тодоренко

OK!
Люксовый и нежный Zверь Люксовый и нежный Zверь

Аренда люксовых товаров — главный тренд будущего

GQ
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
Открыть в приложении