«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

Побег с аэродрома Побег с аэродрома

Циклолеты – «летающие комбайны» – становятся экономичнее квадрокоптеров

Популярная механика
Друзья человека: как психология помогает нам находить контакт с животными Друзья человека: как психология помогает нам находить контакт с животными

Почему между зверем и человеком больше общего, чем кажется

Psychologies
Боевой друг Боевой друг

Что принципиально нового можно сделать с АК?

Популярная механика
Как удержать наступление по всему киберфронту Как удержать наступление по всему киберфронту

Обстановка увеличивает риски для российской информационной инфраструктуры

Монокль
Мы из будущего Мы из будущего

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

ТехИнсайдер
Человек, который по ночам сочиняет музыку Человек, который по ночам сочиняет музыку

Возможно ли больше 30 лет провести в шоу-бизнесе, не заигрывая с низким вкусом?

СНОБ
Ужасная красавица Ужасная красавица

Плотный облачный покров долго скрывал от людей настоящий характер этой планеты

ТехИнсайдер
IBM разработала квантовый чип на 1000 кубитов IBM разработала квантовый чип на 1000 кубитов

IBM представила чип Condor, который содержит 1121 сверхпроводящий кубит

ТехИнсайдер
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Стильная импровизация Стильная импровизация

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

Men Today
Эволюция экскаваторов Эволюция экскаваторов

Строитель будущего будет управлять экскаватором не выходя из дома

Популярная механика
«Один на один с малышом»: как общественное осуждение разлучало соло-матерей с детьми «Один на один с малышом»: как общественное осуждение разлучало соло-матерей с детьми

Отрывок из «Книги украденных детей» Джуди Кристи и Лизы Уингейт

Forbes
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Где начинались эпидемии чумы, поражавшие античный мир Где начинались эпидемии чумы, поражавшие античный мир

Был ли Египет источником распространения патогенов в Средиземноморье?

ТехИнсайдер
Одним махом Одним махом

Как гиперзвуковые технологии меняют мир и почему Россия «впереди планеты всей»

Популярная механика
Малая авиация большой страны: куда долетит ТВС-2МС Малая авиация большой страны: куда долетит ТВС-2МС

О возможностях и перспективах легких самолетов в России и за ее пределами

ФедералПресс
Александр Фадеев Александр Фадеев

Мы вспомнили об Александре Фадееве, чьих романов сейчас никто не читает

Дилетант
Когда приедешь? Когда приедешь?

Что значит для молодых взрослых из ПНИ самостоятельная жизнь

Новый очаг
Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
Привидения Дома Кранкенгагена Привидения Дома Кранкенгагена

Дом Кранкенгагена известен в Петербурге всем, чья страсть — привидения

СНОБ
Летящая на волне Летящая на волне

История о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов

Популярная механика
Дороги в России. Век восемнадцатый Дороги в России. Век восемнадцатый

Из чего и как сложилась сеть крупных сухопутных дорог в России

Знание – сила
Александра Ребенок Александра Ребенок

Александра Ребенок берется за очень странные дела в сериале «Сны Алисы»

Собака.ru
Зоологи впервые обнаружили беременную большеротую акулу Зоологи впервые обнаружили беременную большеротую акулу

В руки зоологов впервые попала беременная самка пелагической большеротой акулы

N+1
Пятиконечно все сбудется! Пятиконечно все сбудется!

Пять героических явлений, процессов и слов 2023 года

Деньги
Как перестать мастурбировать: можно ли отказаться от мастурбации и зачем это нужно Как перестать мастурбировать: можно ли отказаться от мастурбации и зачем это нужно

Когда естественный способ разрядки становится зависимостью?

Psychologies
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
Рецепт донны Тани Рецепт донны Тани

Майя Кучерская о бразильской балерине Татьяне Лесковой

Seasons of life
Место силы Место силы

Однокомнатная квартира с вдохновляющим и наполняющим силами интерьером

Идеи Вашего Дома
Классика по-московски Классика по-московски

Спокойный, выдержанный, элегантный интерьер квартиры в центре Москвы

SALON-Interior
Открыть в приложении