«Пока в сфере создания квантовых компьютеров сложилась парадоксальная ситуация: сегодня предложено большое количество теоретических проектов, алгоритмов и принципов работы. Но это не есть квантовый компьютер, поскольку при работе квантовых компьютеров неизбежны ошибки, которые возникают при выполнении операций. На ежегодной конференции IBM по квантовым вычислениям Quantum Summit 2023 корпорация представила новейший 133-кубитный квантовый процессор Heron и первый модульный квантовый компьютер IBM Quantum System Two на его базе.
Материалы по тегу: квантовый компьютер
- Сейчас на главной
- Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду - Hi-Tech
- Квантовый вызов потребует от бизнеса инвестиций
- Квантовые компьютеры
- Квантовый вызов потребует от бизнеса инвестиций
Будущее квантовых компьютеров: перспективы и риски
Может быть, будет прорыв. Может быть, найдут способ применения, может быть, найдут задачи определенные, может быть, будет прорыв в качестве. Ну, в общем, что-то должно произойти, и тогда, мы не знаем, что будет через 100 лет. Но, может, пройдут годы, может, десять лет». Хотя перспективы массового применения квантовых технологий остаются туманными, страны уже начали инвестировать в защиту от ожидаемого скачка.
Проблема в паролях: сегодняшние компьютеры защищаются от своих современников, а на квантовых скоростях подбор любого ключа может стать тривиальной задачей. В прошлом году администрация США поручила ведомствам подготовить все ключевые системы к новой реальности на фоне миллиардных инвестиций Китая в квантовые вычисления. В России об усилении квантовой обороны пока официально не сообщалось.
Кубит — как единица информации квантового компьютера в роли которой может выступать структура из сверхпроводящего металла, напыленного на кремниевую пластину , также может быть в позиции 0 или 1, но при этом способен находиться и в их суперпозиции то есть быть и нулем, и единицей одновременно. Такая суперпозиция позволяет процессору, состоящему из многих кубитов, делать параллельные вычисления за максимально короткое время, на несколько порядков превышающее возможности современных компьютеров. Кубиты из чистого алюминия на схеме они представлены крестиками нанесены на кремниевую пластину по соответствующему рисунку. Эта микросхема устанавливается в специальный держатель и там работает, если ее охладить до сверхнизких температур, порядка десятков милликельвинов.
Микросхема квантового процессора крестиками помечены места размещения кубитов Фото: МИСИС — Зачем им надо находиться при такой низкой температуре? Повышенная температура и загрязнения рядом с кубитом способны очень быстро приводить к потере информации. Для того чтобы он нормально работал, температура возле него должна быть близкой к абсолютному нулю. Чем дольше кубит способен хранить информацию, тем меньше ошибок получается в результате вычислений.
Мы привыкли, что обычные компьютеры практически никогда не делают ошибок, и работают строго в соответствии с заданной программой, однако еще несколько десятилетий назад это было не так. Так и с квантовыми компьютерами, — чем выше будет надёжность кубитов, тем более сложные алгоритмы они смогут выполнять. Недавно мы с коллегами из МГТУ им.
Как мы сможем управлять ими? Как мы сможем качественно произвести, соединить и контролировать намного большее число кубитов? Даже измерение сигналов кубитов потребует совершенно новый класс низкотемпературной электроники, которой сегодня не существует».
Историк Марьяна Скуратовская Узнать больше Подпишитесь на ежемесячную рассылку новостей и событий российской науки! Самые интересные проекты, открытия и исследования, а также информация о конкурсах и мероприятиях в вузах и научных центрах России в одном удобном формате. Будьте в курсе событий Десятилетия науки и технологий!
Инвестиции в квантовые компьютеры: на что стоит обратить внимание
До конца 2024 года планируется увеличить число кубитов в отечественных вычислительных машинах до 50—100. Он стал лишь одной из платформ. Есть несколько процессоров работающих квантовых вычислителей на разных платформах, и самый мощный из них — на кудитах», — рассказал гендиректор Росатома Алексей Лихачев, представляя квантовый компьютер президенту РФ. Именно в кудитной технологии, по словам главы атомной отрасли, Россия вошла в тройку лидеров.
Сразу несколько серьезных научных групп работает над этим направлением: ФИАН вместе с Квантовым центром — [разрабатывают процессоры] на ионной платформе, МГУ — рассказал гендиректор Росатома Алексей Лихачев, представляя квантовый компьютер президенту РФ. Именно в кудитной технологии, по словам главы атомной отрасли, Россия вошла в тройку лидеров. Компьютер разработан в рамках реализации дорожной карты по квантовым вычислениям командой ученых из Российского квантового центра и физического института им.
Лебедева РАН при координации госкорпорации Росатом. Проект был запущен в 2019 году.
В другом вы, возможно, читаете это по мобильному телефону во время путешествия. Квантовый компьютер может выполнять «n» задач в «n» параллельных вселенных и достигать конечного результата. Если традиционный компьютер делает «N» вычисления в «N» секунд, квантовый компьютер может выполнить «N 2» вычисления в то же время. Компьютер сделал это, изучая 200 миллионов возможных ходов в секунду. Вдали от способностей человеческого мозга! Но если бы это была квантовая машина, она бы рассчитала 1 триллион ходов в секунду, 4 триллиона ходов за 2 секунды и 9 триллионов ходов за 3 секунды. Почему сложно построить квантовые компьютеры Проблема с квантовым компьютером - стабильность. Оказывается интерференция, любой вид вибрации расстроит вибрацию атомов, создавая ерунду.
Электроны в квантовой механике ведут себя как волны и описываются волновой функцией. Эти волны могут мешать, вызывая странное поведение квантовых частиц, и это называется декогеренцией. Низкая температура Температура, необходимая для поддержания стабильного состояния для лучшей производительности, должна быть действительно низкой. Чтобы квантовые компьютеры работали, атомы должны быть стабильными. И единственный известный эффективный способ поддержания стабильности этих атомов - это снижение температуры до нуля Кельвина, где атомы становятся стабильными без выделения тепла. В настоящее время система D-Wave 2000Q является самым совершенным квантовым компьютером. Его сверхпроводящий процессор охлаждается до 0,015 Кельвина в 180 раз холоднее, чем межзвездное пространство. Навыки решения проблем Квантовые компьютеры могут запускать классические алгоритмы, однако для получения эффективных результатов они используют алгоритмы, которые кажутся изначально квантовыми, или используют некоторые особенности квантовых вычислений, такие как квантовое запутывание или квантовая суперпозиция. Неразрешимые проблемы классов остаются неразрешимыми в квантовых вычислениях. Что делает квантовый алгоритм увлекательным, так это то, что они смогут решать проблемы быстрее, чем классические алгоритмы.
Они могут решить задачу коммивояжера за считанные секунды, что занимает 30 минут на обычных компьютерах.
Сравните с хайпом квантовых вычислений. Квантовым вычислениям приписываются некие фантастические качества, якобы основанные на квантовом преимуществе квантовых компьютеров. Квантовое преимущество описывается как 1 использование квантовой суперпозиции и 2 квантовой запутанности.
Смотрим, что такое квантовая суперпозиция. Квантовая суперпозиция — это постулат, математическое допущение, не требующее доказательств, костыль, призванный помочь решить задачу определения состояния кванта в условиях принципиальной невозможности его измерить без изменения состояния кванта. На самом же деле квантовая суперпозиция кванту не нужна — он просто пребывает в каждый момент времени в каком-то своем конкретном состоянии, которое человек измерить не может и потому говорит о вероятностном состоянии кванта в какой-то момент. Поскольку в реальности квантовой суперпозиции не существует, никакого квантового преимущества она обеспечить не может, коль скоро именно ее описывают как один из столпов такого преимущества.
Смотрим, что такое квантовая запутанность.
VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе
| Будущее квантовых компьютеров: перспективы и риски | Кроме того, квантовый компьютер можно использовать для расчета больших органических молекул для лекарственных препаратов, построения оптимальных маршрутов автомобилей или оптимизации инвестиционного портфеля. |
| Миллиарды рублей и почти ноль понимания. Зачем нам квантовый искусственный интеллект | Квантовый компьютер Google способен сократить до нескольких секунд вычисления, на которые у суперкомпьютера ушло бы около 50 лет. |
Квантовый вызов потребует от бизнеса инвестиций
Квантовые компьютеры должны взять на себя определенные вычисления, недоступные классическим машинам. Такая возможность имеется у них благодаря парадоксальным квантовым феноменам вроде запутанности и суперпозиции, которые позволяют кубитам существовать одновременно в нескольких состояниях. Однако квантовые состояния крайне нестабильны и подвержены ошибкам. Физики пытались обойти эту проблему, соединяя несколько физических кубитов в один логический кубит. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу Этот фокус выполняет процессор Heron. Пусть у него скромное число кубитов, всего 133, зато рекордно низкая частота ошибок — в три раза меньше, чем у предыдущего квантового процессора IBM. По распространенному среди специалистов мнению такой уровень «безошибочности» требует не менее 1000 физических кубитов на каждый логический.
Мы также увеличиваем время когерентности нашей системы, модернизируя систему компенсации магнитного поля вблизи иона. Добиваемся, чтобы магнитное поле было одинаковым и стабильным. Раньше мы для этого использовали катушки и прецизионные источники тока, сейчас переходим на постоянные магниты. Это тоже должно расширить спектр задач, которые мы сможем решать на нашем компьютере. Таким образом, мы модернизируем почти все компоненты компьютера и параллельно в соседней комнате собираем еще один. Обращаются с запросом много научных групп, но, к сожалению, большинству мы вынуждены отказывать, потому что стоим перед выбором: либо предоставить им компьютер, либо модернизировать его. И чаще выбираем модернизацию. Хотя бы примерно. Чтобы посчитать молекулу гидрида лития, запускается около 200 цепочек расчетов. Там довольно сложные алгоритм и постобработка. Каждую цепочку нужно запускать от 1 тыс. Кроме того, мы бы хотели провести научные исследования, чтобы масштабировать квантовые компьютеры. Для этого нужен третий компьютер, а лучше и четвертый. Мы сейчас работаем с трехмерными ловушками. А для того, чтобы делать компьютеры с числом кубитов больше 50, нужно обязательно работать с планарными, то есть плоскими ловушками на чипах. Это отдельное направление. У нас уже изготовлены первые ловушки в сотрудничестве с Московским институтом электронной техники. Это пока не полноценный компьютер, нам нужно тестировать ловушки, смотреть, как захватываются ионы, делать новые модели. Фактически это еще одна система. Вот уже четыре системы, которые нужно иметь, чтобы проводить полноценные исследования в области квантовых вычислений. Вопрос, хватит ли времени. Когда мы только начинали, я ожидал, что к этому времени у нас будет четыре-пять установок.
Он стал лишь одной из платформ. Сразу несколько серьезных научных групп работает над этим направлением: ФИАН вместе с Квантовым центром — [разрабатывают процессоры] на ионной платформе, МГУ — рассказал гендиректор Росатома Алексей Лихачев, представляя квантовый компьютер президенту РФ. Именно в кудитной технологии, по словам главы атомной отрасли, Россия вошла в тройку лидеров. Компьютер разработан в рамках реализации дорожной карты по квантовым вычислениям командой ученых из Российского квантового центра и физического института им. Лебедева РАН при координации госкорпорации Росатом.
Кубиты можно передавать между чипами с помощью обычного оптоволокна; это важно, потому что никто не может построить целый квантовый компьютер на одном чипе — поэтому кубиты должны иметь возможность перемещаться между чипами. Наконец, у квантовой технологии на основе фотоники есть путь к технологичности — в существующих процессах производства микросхем. Мы воодушевлены экспоненциальным влиянием полезного квантового компьютера с 1 миллионом кубитов на мир, в котором мы живем, и мы рады присоединиться к команде PsiQuantum в их путешествии. Lightmatter представляет оптический процессор для ускорения вычислений для искусственного интеллекта следующего поколения Lightmatter, которая создает процессоры, использующие свет для ускорения рабочих нагрузок ИИ в центре обработки данных, привлекла в общей сложности 113 миллионов долларов и выпустит свои чипы в конце этого года и вскоре после этого проведет испытания с клиентами. Luminous Computing, стартап, создающий суперкомпьютер с искусственным интеллектом с использованием кремниевой фотоники при поддержке Билла Гейтса, привлек в общей сложности 115 миллионов долларов. Эту технологию продвигают не только стартапы. Производители полупроводников также готовятся использовать свои технологии изготовления кремниевых чипов для фотоники. Руководитель отдела вычислительной и проводной инфраструктуры GlobalFoundries Амир Файнтух сказал, что сотрудничество с PsiQuantum, Ayar и Lightmatter помогло создать платформу для производства кремниевой фотоники, которую могут использовать другие. Платформа была запущена в марте.
Первые в мире: ученые МФТИ добились прорыва в области квантовых компьютеров
В IBM решили сосредоточится на разработке чипов меньшего размера с новым подходом к «исправлению ошибок», пишет служба новостей Nature. IBM представила первый квантовый компьютер с более чем 1000 кубитами — эквивалентом цифровых битов в обычном. Квантовый компьютер Google смог мгновенно справиться с решаемой за 47 лет задачей. Поделиться новостью. Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Google заявила о достижении квантового превосходства — квантовый компьютер решил задачу в 220 млн раз быстрее обычного. На проходившем в июле Форуме будущих технологий глава «Росатома» Алексей Лихачев продемонстрировал президенту Владимиру Путину 16‑кубитный квантовый компьютер на ионах.
Новости по теме: квантовый компьютер
Об этом 21 февраля «Известиям» заявил директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков, комментируя новость о том, что российские ученые создали 20-кубитный квантовый компьютер. Но время идет, новости о квантовых компьютерах с завидной периодичностью выходят в свет, а мир все никак не перевернется. Как полагают многие физики в мире, дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. В Росатоме заявили о создании 20-кубитного квантового компьютера.
18 самых интересных фактов о квантовых компьютерах
Это было несложное по современным меркам устройство на 2 кубита, которое на деле показывало работу теоретических принципов квантовых вычислений. С тех пор в гонку, помимо исследовательских институтов, включились коммерческие компании: IBM, Intel, Google, Microsoft, Alibaba и другие. За 25 лет прогресс в этой области дошел до создания квантового процессора на 1000 кубитов. Кубит квантовый бит — главная единица информации в квантовых вычислениях по аналогии с двоичным битом на привычных нам устройствах. У кубита есть суперпозиция, способность существовать в нескольких состояниях одновременно, тогда как классический бит может находиться лишь в одном — 0 или 1. Это делает квантовые вычисления во много раз производительнее и быстрее. Чаще всего кубиты это частицы меньше атома: электроны или фотоны, которые помещают, например, в магнитное поле. По мере развития технологий и достижения первых успехов, кванты стали выходить за пределы научных кампусов и превращаться в готовые продукты для компаний.
По прогнозам аналитиков BCG, квантовые вычисления обладают сотнями потенциальных применений, каждое из которых создает бизнес-ценность на десятки миллиардов долларов.
Физически это контакты транзисторов. Так называемом кубите. Это значит, что он может быть немножечко 0, но в основном единицей. В основном 1 и немножечко 0. Это дает нам большие возможности, мы можем закодировать больше информации в меньшем объеме». В качестве примера можно привести человека. В случае обычного компьютера он может находиться только в одной из двух точек, допустим, это Северный или Южный полюс. В квантовом же мире с некоторой вероятностью человек может находиться в Москве, Владивостоке, на Шри-Ланке или в Дубае.
Такими свойствами, расширяющими возможности, могут обладать ионы, фотоны, атомы цезия, лития или рубидия. Алексей Фёдоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра: «Ловим атом, каждый в специальную ловушку. Выстраиваем эти атомы в определённом порядке это может быть такая двумерная решетка И при помощи возбуждения заставляем их взаимодействовать.
Проблема заключается в том, что многие крупные алгоритмы машинного обучения могут использовать сотни или тысячи микросхем для вычислений, а скорость передачи данных между микросхемами или серверами при использовании современных электрических методов является узким местом. Свет использовался для передачи данных по оптоволоконным кабелям, в том числе по подводным кабелям, на протяжении десятилетий, но довести его до уровня микросхемы было сложно, поскольку устройства, используемые для создания света или управления им, было не так легко уменьшить, как транзисторы. Старший аналитик PitchBook по новым технологиям Брендан Берк ожидает, что кремниевая фотоника станет обычным оборудованием в центрах обработки данных к 2025 году, и оценивает, что к тому времени рынок достигнет 3 миллиардов долларов, что аналогично размеру рынка графических чипов ИИ в 2020 году. Помимо подключения транзисторных чипов, стартапы, использующие кремниевую фотонику для создания квантовых компьютеров, суперкомпьютеров и чипов для беспилотных автомобилей, также собирают большие средства. Наши инвестиции в PsiQuantum: создание первого в мире полезного квантового компьютера На данный момент PsiQuantum привлекла около 665 миллионов долларов, хотя обещание, что квантовые компьютеры изменят мир, еще впереди. Тем не менее, до сих пор не достигнут консенсус относительно оптимального типа оборудования для квантового компьютера.
Каждый предлагаемый тип архитектуры имеет различные проблемы масштабирования и качества. Компания считает, что ее подход — единственный, который позволит создать квантовый компьютер объемом 1 млн физических кубитов — масштаб, в котором мы можем решать практические задачи. Atomico с гордостью объявляет о своем партнерстве с PsiQuantum, возглавив последний раунд финансирования фирмы.
Не говоря уже о том, что на текущий момент есть сотни бесплатных нейросетей. Это смешно, потому что вероятность есть категория человеческой оценки наступления какого-либо события, Наверное, более открытого признания в непонимании обсуждаемого предмета сделать невозможно. Знаете, когда в мире уже существует тысячи и тысячи применений квантовым, субатомным и прочим эффектам, десятки и сотни внеземных устройств, чья работа осуществляется с учетом эффектов СТО - все равно находится дофига людей, которые готовы отрицать и "опровергать" что квантовую физику, что СТО.
Да что там говорить, есть люди которые готовы плоскую Землю доказывать. Ну, флаг в руки, как говорится. Квантовую суперпозицию используют для расчетов реальных процессов, которые никак через квантовую суперпозицию не реализуются. Квантовая суперпозиция это математический инструмент моделирования вероятностей исхода в условиях принципиальной неопределенности, с полуением вероятностно точного результата, который тем не менее позволяет решать прикладные задачи. Но это не значит, что квантовая суперпозиция физически существует и что она может лечь в основу какого-то физического решателя. Постулат квантовой суперпозиции существует, с его помощью возможно моделировать процессы с помощью существующих средств вычисления.
Но человек еще не научился менять физический мир непосредствеено силой мысли и контруктами, которыме порождаются его мышлением. Поэтому квантовая суперпозиция не может быть основой квантового компьютера, она может быть математической моделью и использоваться для эмуляции процессов — которые для этого еще придется придумать.
Квантовые компьютеры
На ежегодной конференции IBM по квантовым вычислениям Quantum Summit 2023 корпорация представила новейший 133-кубитный квантовый процессор Heron и первый модульный квантовый компьютер IBM Quantum System Two на его базе. «Когда полнофункциональный квантовый компьютер на основе стабильных топологических кубитов станет доступным, те же самые алгоритмы будут обладать еще большей мощностью», – говорит Матиас Троер, главный исследователь Microsoft по квантовым вычислениям. Квантовые компьютеры — устройства, использующие явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. В Росатоме заявили о создании 20-кубитного квантового компьютера. Google открыл свободный доступ к фреймворку для программирования квантовых комьютеров и эмулятору такого компьютера.