«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

Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Корабли лавируют Корабли лавируют

Учимся выстраивать опоры, чтобы справляться с кризисами

VOICE
Пространство новых материалов Пространство новых материалов

Как один ученый придумал альтернативу таблице Менделеева

Популярная механика
Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года

Как давно прошедшие события Отечественной войны 1812 года были увековечены и кем

Знание – сила
Мы из будущего Мы из будущего

Кто же такие эти промт-дизайнеры или AI-тренеры?

ТехИнсайдер
Привыкшие к зеркалу и к сородичам мыши прошли зеркальный тест Привыкшие к зеркалу и к сородичам мыши прошли зеркальный тест

Ученые определили, что отвечает за распознавание себя в зеркале

N+1
Ужасная красавица Ужасная красавица

Плотный облачный покров долго скрывал от людей настоящий характер этой планеты

ТехИнсайдер
Коврик не понадобится: 5 простых упражнений для пресса, которые можно делать стоя Коврик не понадобится: 5 простых упражнений для пресса, которые можно делать стоя

Не любишь скручиванию и планку? Есть другие варианты для прокачки пресса!

VOICE
Тяжелый легкий бег Тяжелый легкий бег

Как работает организм на марафонских дистанциях

Популярная механика
Елизавета Туктамышева: «С детства любила выигрывать и не показывала слез» Елизавета Туктамышева: «С детства любила выигрывать и не показывала слез»

Фигуристка Елизавета Туктамышева раскрывает секрет своей внутренней стойкости

VOICE
Эволюция экскаваторов Эволюция экскаваторов

Строитель будущего будет управлять экскаватором не выходя из дома

Популярная механика
Почему выгодно быть «жертвой»: 5 преимуществ, о которых вы не знали Почему выгодно быть «жертвой»: 5 преимуществ, о которых вы не знали

Как люди становятся «жертвами» и почему часто не хотят отказываться от этой роли

Psychologies
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Без паники! Без паники!

Что делать, если потеряла все документы

Лиза
Этого не может быть Этого не может быть

Самые удивительные гипотезы в биологии

ТехИнсайдер
Военторг Чарли Военторг Чарли

Как в перерывах между вечеринками американский конгрессмен развалил СССР

Дилетант
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Чему учат в школе: как в России изменилась сфера образования Чему учат в школе: как в России изменилась сфера образования

Как учебные учреждения развиваются по всей стране и к чему это все приведет

Правила жизни
«Не делайте больших перерывов в умственной работе» «Не делайте больших перерывов в умственной работе»

Самые яркие цитаты легендарной исследовательницы мозга Натальи Бехтеревой

Наука
Биополимеры вошли в госзадание Биополимеры вошли в госзадание

Ученые не первый год работают над созданием биоразлагаемой пленки

Наука
Мамонт: воскрешение Мамонт: воскрешение

Воссоздать мамонта и отправить его заселять Якутию

Популярная механика
Кто позолотил яйца Кто позолотил яйца

Ведомства не хотят верить в объективные экономические причины удорожания яиц

Монокль
Арт-субъект: где на Урале рождается современное искусство Арт-субъект: где на Урале рождается современное искусство

Как актуальное искусство будет развиваться в России

СНОБ
«Инновационная экосистема Москвы превращает идеи в бизнес» «Инновационная экосистема Москвы превращает идеи в бизнес»

О поддержке в столице высокотехнологичных компаний и роли научной долины МГУ

РБК
Чат-бот, смерть и роботы: что такое цифровое бессмертие и кто его обещает уже сейчас Чат-бот, смерть и роботы: что такое цифровое бессмертие и кто его обещает уже сейчас

Возможно ли цифровое бессмертие на самом деле?

Forbes
Славянский клад! В Германии нашли сокровищницу с мечами и монетами бронзового века Славянский клад! В Германии нашли сокровищницу с мечами и монетами бронзового века

В Мекленбург-Передняя Померания археологи сделали ряд потрясающих находок

ТехИнсайдер
OpenAI назвал топ-5 мошеннических схем во всем мире. А на основе ChatGPT сделали бота Crafty Emails, который генерирует скам OpenAI назвал топ-5 мошеннических схем во всем мире. А на основе ChatGPT сделали бота Crafty Emails, который генерирует скам

Как мошенники используют ChatGPT

Inc.
В банде только девушки В банде только девушки

«Контрабандистки»: корейское криминальное ретро с женским характером

Weekend
Условно-досрочная пенсия Условно-досрочная пенсия

Как сформировать долгосрочные сбережения и разморозить пенсионные в 2024 году

Деньги
Дела сердечные: 8 причин срочно записаться к кардиологу Дела сердечные: 8 причин срочно записаться к кардиологу

8 наиболее частых причин для обращения к врачу при проблемах с сердцем

ТехИнсайдер
Открыть в приложении