«Квантовый компьютер – атомная бомба XX века»

ТехИнсайдерHi-Tech

Квантовое превосходство

Сегодня проект отечественного квантового компьютера можно сравнить с атомным проектом СССР середины прошлого века.

Текст: Александр Грек

На мониторе работа квантового компьютера на ионах выглядит как цепочка из 10 висящих в вакууме светящихся точек. Но за этими точками стоят невероятно сложные технологии.

«Квантовый компьютер – атомная бомба XXI века», – уверен руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра Алексей Федоров. Такая машина идеальна для решения криптографических задач, она способна достаточно быстро взламывать военные серверы и компьютерные сети, вскрывать защищенные каналы связи, лишая армию управления, – не говоря уже о проникновении в банковские сети и прочие гражданские компьютерные системы. Обладание соответствующими технологиями – вопрос выживания государства.

Но квантовые компьютеры нужны не только для военных целей – они необходимы для решения задач в области квантовой химии, оптимизации финансового моделирования, обучения искусственного интеллекта. С помощью квантовых алгоритмов можно рассчитывать параметры сложных молекул, лекарств, новейших материалов – например, для авиастроения.

Оптический стол – главный рабочий инструмент квантовых оптиков. Вот сейчас вы видите небольшую часть лазерной системы, которая охлаждает ионы до самых низких во всей Вселенной температур.

Если продолжить сравнение квантовой машины с атомной бомбой, то следует вспомнить, что при общем названии вариантов таких бомб было множество и они сильно различались между собой. Например, бомба, сброшенная на Хиросиму, была сделана по пушечной схеме из высокообогащенного урана, а сброшенная на Нагасаки – по имплозивной схеме с обжатием плутония сферической сходящейся ударной волной. Точно так же сейчас – при едином принципе работы – существует несколько концепций построения квантового компьютера. Главные технологии, на которых сосредоточены все усилия, – это ионные ловушки, нейтральные атомы, фотоны и сверхпроводящие кубиты. Никто точно не знает, какая из технологий в итоге «выстрелит», поэтому развивать приходится все. Пока мы, как и с отечественным атомным проектом, по некоторым направлениям отстаем от стран – лидеров квантовой гонки на три-пять лет, но уже постепенно нагоняем конкурентов.

Ближе всех к цели подошла группа Николая Колачевского из совместной лаборатории Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) и Российского квантового центра (РКЦ), занимающаяся квантовыми компьютерами на ионах. Мы поговорили о работе над этим проектом с  заместителем руководителя научной группы Ильей Семериковым.

Пара носков

В традиционных компьютерах единицей информации является бит, а в квантовых – кубит. В отличие от традиционного бита кубит в квантовом мире не обязан быть в одном состоянии: он может быть в любой комбинации из них – в квантовой механике это называется суперпозицией. Четыре классических бинарных бита имеют 24 конфигураций в одном из 16 состояний. А четыре кубита могут быть одновременно во всех 16 состояниях. Чтобы описать состояние системы из четырех кубит, нужно 16 чисел. И это количество возрастает экспоненциально с  каждым новым кубитом. Так, для описания 20 кубитов уже понадобится хранить около миллиона значений одновременно, а для 300 потребуется больше чисел, чем атомов во Вселенной.

Еще одно странное свойство кубитов – запутанность: каждый запутанный кубит мгновенно реагирует на изменение состояния другого кубита, как бы далеко друг от друга они ни находились. Измерив один запутанный кубит, мы можем узнать состояние другого, связанного с ним. Чтобы объяснить это явление людям, незнакомым с квантовой физикой, обычно используют сравнение с носками. Представьте, что у вас есть пара квантово связанных носков, разнесенная по разным континентам. Тогда если на одном континенте кто-то наденет носок на правую ногу, то на другом континенте второй носок мгновенно окажется на левой.

Выпускнику МФТИ Илье Семерикову всего 31 год, но он возглавляет одно из важнейших направлений квантовой физики и входит в первую десятку ученых, которые двигали отечественную науку в этом году.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Новый Вавилон Новый Вавилон

В любой непонятной ситуации нужно строить что-нибудь колоссальное

ТехИнсайдер
Чем заменить куриные яйца в разных блюдах? Чем заменить куриные яйца в разных блюдах?

Если дома нет куриных яиц — это не повод отказываться от выпечки или сырников

Maxim
Разум толпы Разум толпы

Усредненный прогноз группы может быть более точным, чем суждения специалистов

ТехИнсайдер
Работа над отношениями Работа над отношениями

Как остановить офисные конфликты и сохранить свой степлер неприкосновенным

VOICE
Вертолет, который смог Вертолет, который смог

Как Ingenuity собирает данные на Марсе

ТехИнсайдер
Строить, не ломать Строить, не ломать

Очень надеемся, что облик XXI века определят не конфликты, а проекты городов

Robb Report
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Вы вернулись на маршрут Вы вернулись на маршрут

Московский ресторатор Алексей Пинский прокатился на внедорожнике Tank 500

Robb Report
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Ралли-2023 Ралли-2023

Торможение автомобильного рынка после разгона

Деньги
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Семейка снеговиков Семейка снеговиков

Делаем семейку снеговиков — любимых сказочных персонажей детей и взрослых

Наука и жизнь
Моделист-конструктор Моделист-конструктор

Как в России создали лучшие в мире вездеходы

ТехИнсайдер
7 опасных привычек водителя, от которых надо избавляться, пока не поздно 7 опасных привычек водителя, от которых надо избавляться, пока не поздно

Перечисляем неочевидные моменты, которых стоит категорически избегать за рулем

Maxim
Арктический город будущего Арктический город будущего

Реальные технологии строительства в Арктике приходили из Норильска

ТехИнсайдер
Как правильно позировать, чтобы отлично получаться на фото: мастер-класс от фотографа и модели Как правильно позировать, чтобы отлично получаться на фото: мастер-класс от фотографа и модели

Как сделать снимки стильными и гармоничными?

VOICE
Финская карта генерала Юденича Финская карта генерала Юденича

Почему не сработал расчёт генерала Юденича на помощь Финляндии

Дилетант
Крадущийся тигр, возбудившийся дракон Крадущийся тигр, возбудившийся дракон

Рассказываем, какую роль играет секс в Японии и Китае

СНОБ
Внуки лунохода Внуки лунохода

Экскурсия в инженерный центр беспилотных технологий «Яндекса»

Популярная механика
Татьяна Столяр — о коллекционировании, терапии и умении говорить «нет» Татьяна Столяр — о коллекционировании, терапии и умении говорить «нет»

Коллекционер Татьяна Столяр — о ее взаимоотношения с современным искусством

РБК
Твой персональный код Твой персональный код

Какими бывают тесты ДНК

Популярная механика
Стильная импровизация Стильная импровизация

Арсений Попов — о том, почему не любит импровизировать в быту

Men Today
Впереди — Москва: как устроена столичная система инноваций Впереди — Москва: как устроена столичная система инноваций

Москва начала создавать комплексную систему поддержки инновационного бизнеса

РБК
Цезарь и Антоний Цезарь и Антоний

Великий полководец и политик Гай Юлий Цезарь погрузил Рим в гражданскую войну

Дилетант
Где начинались эпидемии чумы, поражавшие античный мир Где начинались эпидемии чумы, поражавшие античный мир

Был ли Египет источником распространения патогенов в Средиземноморье?

ТехИнсайдер
Как вещи влияют на вашу жизнь: 3 вопроса, чтобы сделать быт источником счастья Как вещи влияют на вашу жизнь: 3 вопроса, чтобы сделать быт источником счастья

Мы очень хотим жить по собственному сценарию. Но не у всех это получается

Psychologies
Стартап с домашними питомцами и заявкой на мировое лидерство Стартап с домашними питомцами и заявкой на мировое лидерство

Сеть зоопарикмахерских «Грум» запустила производство косметики для животных

Монокль
Настоящий праздник в доме: что нужно сделать, чтобы живая елка простояла дольше Настоящий праздник в доме: что нужно сделать, чтобы живая елка простояла дольше

Как подготовить комнату, чтобы живая елка простояла дольше?

ТехИнсайдер
На вершине Эйфелевой башни есть секретная квартира: что она скрывает и сдается ли в аренду На вершине Эйфелевой башни есть секретная квартира: что она скрывает и сдается ли в аренду

Кому были нужны апартаменты на вершине Эйфелевой башни?

ТехИнсайдер
Четыре часа смартфона в день связали с повышенным риском ментальных нарушений у подростков Четыре часа смартфона в день связали с повышенным риском ментальных нарушений у подростков

Использование смартфона четыре часа в день связано с высокими оценками стресса

N+1
Открыть в приложении