• РЕГИСТРАЦИЯ

Каждый желающий может воспользоваться квантовым компьютером

12 4708

Помните недавний случай, когда Джастин Трюдо (Justin Trudeau) своей вдохновенной речью вызвал аплодисменты удивлённых журналистов и учёных во время, казалось бы, заурядной пресс-конференции.

Между тем, всё начиналось вполне безобидно: премьер выступал в Институте теоретической физики в Ватерлоо, провинция Онтарио (Perimeter Institute in Waterloo, Ontario), озвучивая намерение правительства увеличить финансирование этого научного центра.

Когда настало время вопросов из зала, один из журналистов предложил главе правительства объяснить принцип действия квантового компьютера.

Джастин начал так: «Несомненно, многие из вас умнее меня, но я точно знаю, что ...

... обычные компьютеры работают по принципу нулей и единиц - бинарная (двоичная) система, в которой один бит информации содержит один разряд (1 - есть ток, 0 - нет тока), а квантовые - более комплексные машины, способные обрабатывать намного больший объём информации за один бит, чем обычные компьютеры. К тому же, квантовые компьютеры куда компактнее обычных собратьев».

Далее он подытожил: «Таким образом, в обычных компьютерах информация хранится в битах, а в квантовых - в кубитах. Кубиты могут как бы находиться одновременно в двух состояниях: содержать ноль и единицу сразу, благодаря чему в теории квантовый компьютер может работать быстрее».

После того, как он закончил свой рассказ о принципах действия квантового компьютера, зал аплодировал ему стоя.

А что мы сегодня знаем по теме квантового компьютера?

Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, работающее по принципам квантовой механики, которую по праву можно назвать самым сложным разделом физики. Квантовая механика зародилась в начале 20-ого века, и изучает поведение квантовых систем и ее элементов. Квантовая частица может находиться в нескольких местах и состояниях одновременно, поэтому по определению квантовая механика полностью противоречит общей теории относительности. Но давайте не будем углубляться в науку, а вернемся к нашей главной теме — квантовому компьютеру.

В начале века выяснилось, что использование электрических схем для создания вычислительных устройств имеет свои границы, и все они практически были достигнуты. Сейчас же перед человечеством встают все новые и новые задачи, для решения которых классических компьютеров будет недостаточно. Самый простой пример такой задачи — это разложение больших чисел на множители. Для этой цели было построено большинство криптографических систем. Это покажется банальным но, если бы кому-то удалось быстро разложить большое число на простые множители, то для него стали доступны транзакции во всех банках мира.

Другая не менее важная задача, с которой современные компьютеры никогда не смогут справиться — это моделирование квантовых систем и молекул ДНК. Исходя из этого, можно сделать вывод, что создание квантовых компьютеров — весьма перспективное решение, которое позволит решить эти и многие другие проблемы.

В настоящее время IBM пытается сделать что-то подобное: компания привлекает внимание обывателей к своему проекту, ведь её специалисты ведут разработку вычислительного устройства и высокоуровневого языка программирования для этого вида компьютеров. Они приглашают всех желающих поучаствовать в их работе.

Компания заявила о запуске первого облачного сервиса на основе экспериментального квантового процессора. Новая платформа называется Quantum Experience.

Предполагается, что онлайн-сервисом смогут пользоваться все желающие: студенты, энтузиасты-любители и даже серьёзные учёные. В настоящее время, чтобы получить доступ к облаку, необходимо подать заявку и получить допуск (его ещё могут и не дать!). Только получив допуск, пользователи смогут запускать алгоритмы и тесты. Словом, работать с кубитами.

Цель программы Quantum Experience - более детальное изучение возможностей платформы на базе 5-кубитного процессора и поиск новых способов применения квантовых вычислений. По сути, компания даёт в руки инструмент и возможности, а как их использовать, пользователь определяет уже сам.

«Прежде всего, это исследовательская программа, но мы не исключаем, что она может стать основой для создания действующего квантового компьютера». - Джерри Чоу (Jerry M. Chow), руководитель Группы по разработке экспериментального квантового компьютера при Исследовательском центре им. Томаса Уотсона (Experimental Quantum Computing Group at the IBM Thomas J. Watson Research Center).

В настоящее время компьютер в нью-йоркском исследовательском центре состоит из пяти кубитов, то есть квантовых битов. Однако, по словам специалистов IBM, эта «машина» ещё пока не способна заменить традиционные компьютеры.

В то же время они верят, что когда-нибудь им удастся создать 100-кубитный квантовый процессор, который будет способен обрабатывать широкий спектр алгоритмов, чтобы решать практически любые вычислительные задачи.

Элементная база квантового компьютера, созданного в IBM - вычислительные элементы (кубиты), выполненные из материала, обладающего свойством сверхпроводимости при температуре, близкой к 0°С.

Кроме того, вероятно, инженеры IBM нашли способ изолировать от внешних воздействий квантовую систему, которая используется в их устройстве, ведь необходимо, чтобы она сохраняла состояние квантовой когерентности достаточно длительное время, не меняя бесконтрольно своё квантовое состояние (когерентность - свойство компьютерных систем, в которых два или более процессора или ядра имеют доступ к общей области памяти).

Зачем всё это нужно?

У вас вполне может возникнуть резонный вопрос: для чего всё это вообще нужно? Дело в том, что, как полагают некоторые эксперты, использование квантового регистра для произведения расчётов, позволит значительно ускорить процесс обработки данных по сравнению с обычным регистром.

Таким образом, физическая реализация этой концепции, т.е построение квантового компьютера в виде реального физического прибора, является фундаментальной задачей современной физической науки.

Также необходимость в квантовом компьютере обусловлена надобностью проведения исследований методами физики сложных многочастичных систем, например, биологических.

Что касается целей IBM, то им это нужно, чтобы не потерять инициативу в борьбе с конкурентами на рынке инновационных технологий. Так, по словам представителей компании, со временем они выпустят онлайн-интерактивные пособия, чтобы помочь потенциальным заказчикам понять, чем квантовая система отличается от двоичной.

Что такое квантовый компьютер?

Одна из первых моделей квантового компьютера была предложена Ричардом Фейнманом в 1981 году.

Принцип действия квантового компьютера: вычислительное устройство использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных, а его регистр основан на использовании кубита (квантового бита) - наименьшего разряда или наименьшего элемента для хранения информации в квантовом компьютере.

Если классический процессор в каждый момент может находиться ровно в одном из состояний, то квантовый процессор в каждый момент находится одновременно во всех базисных состояниях. Это квантовое состояние называется «квантовой суперпозицией данных».

Квантовую суперпозицию можно проиллюстрировать, например, так:

«Вообразите атом, который мог бы подвергнуться радиоактивному распаду в определённый промежуток времени или не подвергнуться. Мы можем ожидать, что у этого атома есть только два возможных состояния: «распад» и «не распад», но в квантовой механике у атома может быть некое объединённое состояние - «распада» - «не распада», то есть ни то, ни другое, а как бы между. Вот это состояние и называется суперпозицией».

Архитектура квантовых компьютеров

Любая классическая двухуровневая система, впрочем, как и квантовая, имеет основное (0) и не основное (1) базисные состояния. Примером классической двухуровневой системы является известный в микроэлектронике инвертор, осуществляющий операцию «НЕ»: в зависимости от того, заняты ли эти состояния с вероятностями, получаются логические состояния «0» или «1».

Таким образом, обычные компьютеры работают по принципу нулей и единиц - бинарная (двоичная) система, в которой один бит информации содержит один разряд (1 - есть ток, 0 - нет тока), а квантовые - более комплексные машины, способные обрабатывать намного больший объём информации за один бит, чем обычные компьютеры.

Совокупность квантовых приборов, используемых для построения квантовых информационных систем, можно назвать квантовой элементной базой, т.е. компьютером.

Отмечу, что по сравнению к квантовыми процессорами, элементная база современных информационных систем построена на лампах, транзисторах, фотоэлементах, являющихся классическими, в том смысле, что их параметры (ток, напряжение, излучение) являются классическими величинами (величины классической механики).

Классическая механика хорошо описывает системы макроскопических масштабов (то, с чем «имеют дело» обычные процессоры), но не способна описать все явления на уровне молекул, атомов, электронов и фотонов.

В то же время квантовая механика адекватно описывает основные свойства и поведение атомов, ионов, молекул, конденсированных сред и других систем с электронно-ядерным строением, «поведение» которых является «движущей силой» квантового процессора.

Исправление ошибок — основная проблема квантовых компьютеров

Ошибки в квантовых компьютерах можно разделить на два главных уровня. Ошибки первого уровня присущи всем компьютерам, в том числе и классическим. К таким ошибкам относится непроизвольная смена кубитов из-за внешнего шума (например: космических лучей или радиации). С этой проблемой недавно удалось справиться специалистам из компании Google. Для решения этой проблемы команда ученых во главе с Джулианом Келли создала особую квантовую схему из девяти кубитов, которые ищут ошибки в системе. Остальные кубиты отвечают за сохранность информации, таким образом, сохраняя ее дольше, нежели с использованием единичного кубита. Однако основная проблема никуда не делась, остается второй уровень ошибок.

Кубиты изначально по своей природе нестабильны, они мгновенно забывают информацию, которую вы хотите сохранить на квантовый компьютер. Под воздействием на кубит окружающей среды нарушается связь внутри квантовой системы (процесс декогеренции). Чтобы избавиться от этого, квантовый процессор нужно максимально изолировать от воздействия внешних факторов. Как это сделать? — пока остается загадкой. По словам экспертов, 99% мощности такого компьютера уйдет на исправления ошибок, и лишь 1% хватит для решения любых задач. Конечно, от ошибок не удастся избавиться полностью, но если минимизировать их до определенного уровня, квантовый компьютер сможет работать.

Кто ещё работает в этом направлении?

Платформа IBM не первый квантовый компьютер, доступный в сети для всех желающих. Так, меньше года назад, Google создала собственную лабораторию, которая занимается разработкой квантового компьютера на сверхпроводниках. Промежуточным результатом работы её специалистов стало создание онлайн-сервиса «Quantum Computing Playground», который является аналогом облака IBM.

источники:

http://www.qwrt.ru/news/3300

http://www.qwrt.ru/news/3308

https://geektimes.ru/company/u...

Почему в Европе не едят гречку?

Самым распространенным ответом на этот вопрос можно встретить примерно такой: "гречка не нравится им по вкусу, они к нему не привыкли и по этому кормят гречкой скот". Один из гидов в ...

«Сверхдержава» в кредит

Пословица не случайно гласит: «Хорошо там, где нас нет». Людям всегда не нравится то, что у них есть и всегда хочется заменить имеющееся, чем-то иным.Сегодня в массах популярны рассужде...

"Послание Путина" услышали в Париже и Лондоне: Важнейшие учебные центры разнесло в щепки, офицеры убиты в первый же день

Русская армия активно бьет по целям в тылах противника. На воздух взлетели склады, доверху забитые боеприпасами. Натовские инструкторы не успели сойти с поезда, как были уничтожены приц...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Sage 30 марта 23:44

    США – «испытательный полигон» «Комитета 300». Конечная цель глобалистов – создание Единого мирового государства с Единым мировым правительством.

    Трудно найти грамотного человека, который бы не слышал о книге Джона Коулмана «Комитет Трёхсот». Уверен, что многие не только слышали, но и читали эту книгу. Впервые книга увидела свет на английском языке в 1991 году. Многократно переиздавалась (в том числе с дополнениями автора), переводилась на многие языки, в том числе на русский.Джон Коулман (1935 ...
    896
    Sage 29 марта 21:55

    Конец демократии. Президент США может стать императором.

    Команда Трампа склонна запретить оппозиционные СМИ и даже закрыть университеты.                 Фото: Emily Higgins/White House/Global Look PressКоманда Дональда Трампа принесла перемены в большой политике и в экономике. Но с новой администрацией также связано торжество новой идеологии, которая стала модной среди и...
    312

    Археологи обнаружили огромные подземные сооружения под пирамидами в Гизе.

    Недавно опубликованные находки под пирамидами в Гизе можно назвать только крупнейшей археологической находкой всех времен. Огромные подземные сооружения, вырубленные в скале длиной до двух километров (!), соединенные между собой на многие километры туннелями и шахтами, поражают воображение! Мы перед лицом открытий, которые могут перевернуть все то, что п...
    4230

    Зачем человек употребляет соль? Версия, про которую не рассказывают учебники.

    Если попытаться найти ответ на вопрос «Зачем человек употребляет поваренную соль, подсаливает пищу?», то в большинстве случаев найдем ответы, что хлорид натрия мы употребляем по следующим причинам:1. Поддержание баланса жидкости в организме. Соль помогает регулировать водно-солевой баланс, что важно для правильной работы клеток и органов.2. Функционирование нервной си...
    3932
    Sage 21 марта 19:57

    Запретные темы истории. В чём смысл мумификации: египтология заблуждалась почти две сотни лет.

    Исследователи из Манчестерского университета Англии в предверии открытия выставки "Золотые мумии Египта" в феврале 2023 года в том же Манчестере сделали достаточно сенсационное заявление, касающееся нашего понимания смысла погребальных обрядов древних египтян.Так, согласно заявлению учёных, египтология ошибочно понимала смысл ритуала мумификации тел усопших. ...
    638

    Загадочные подземные города древности: тайны, скрытые под землей.

    На протяжении тысячелетий люди создавали не только величественные сооружения, возвышающиеся к небу, но и удивительные подземные города, скрытые от посторонних глаз. Эти таинственные поселения, вырезанные в скалах или построенные в глубинах земли, продолжают поражать воображение исследователей и путешественников. Давайте отправимся в путешествие по самым...
    2476
    Sage 18 марта 14:43

    Реплика: на черта "рассекречивать Кеннеди"?

    США сегодня опубликуют 80 тыс/страниц документов по делу об убийстве бывшего президента Джона Ф. Кеннеди Трамп:- Завтра мы объявим и предоставим все документы по делу Кеннеди. Люди ждали этого десятилетиями. И я проинструктировал своих людей, которые за это отвечают. Много разных людей, которых собрала Тулси Габбард. И это будет обнародовано завтра"Т.е. ...
    2111

    Петербург: откопали или построили? Античные технологии при строительстве города. Странности, о которых молчат историки. Античная архитектура в мире: кто всё это строил и когда.

    Ах, Петербург, наш дорогой, величественный, мистический и… подозрительный!  Да-да, именно так. Ведь чем больше вчитываешься в официальную версию истории, тем больше вопросов возникает.Если верить учебникам, в 1703 году Петр I взял да и построил город на болоте – без техники, без нормальных инструментов, да еще и в условиях сурового климата. А через каких-то 100 л...
    5036

    Кому "Медный всадник" на самом деле? А царь-то ненастоящий, памятник античный. Разбираемся в тайнах главного памятника Петербурга.

    Приветствую вас, дорогие читатели! Сегодня мы с вами прогуляемся к одному из самых узнаваемых символов нашего города — к "Медному всаднику". Вы наверняка сотни раз видели его вживую или на открытках, но готовы ли вы узнать, что на самом деле скрывается за этой бронзовой фигурой? ???? Кому "Медный всадник" на самом деле? А царь-то ненастоящий, памятник ан...
    2225

    Исаакиевский собор — античный храм в центре Петербурга? Как древний храм стал православным собором ????. Тайна о которой молчат экскурсоводы. Винета: затерянный город под Невскими водами.

    Санкт-Петербург – город, который не перестает удивлять. Здесь каждый камень, каждый мост и каждый дворик хранят свою историю – иногда романтическую, иногда мрачную, а порой и вовсе загадочную. Но вот что действительно заставляет задуматься – это странности, связанные с Исаакиевским собором. Исаакиевский собор — античный храм в центре Петербурга? Как древ...
    4510

    Что новые открытия рассказывают о происхождении христианства.

    Открытия переписывают историю раннего христианства — древние свитки, забытые тексты и скрытые фигуры ставят под сомнение всё, что мы знали о его истоках. На протяжении веков нам рассказывали одну и ту же историю, подкреплённую несколькими официальными книгами и множеством правил «не задавай лишних вопросов». Но новые археологические находки изменяют прив...
    4603

    Хрустальный дворец в подземном мире Тибета. Продолжение о немецкой экспедиции на Тибет.

    Предыдущая часть ЗДЕСЬНевозможно представить себе уровень страха и восторга, овладевшего немецкими учёными, которые в начале 1939 года добровольно спустились по специальным коммуникациям на глубину более трех километров под тибетской горой Кайлас.Гигантский зал с хрустальным дворцомОбнаружить на такой глубине огромный зал площадью в несколько квадратных километров и в...
    2269

    Единственный папа римский, который сказал правду о Христе, за что его назвали атеистом. Зачем император-язычник Константин создал новую религию - Христианство.

    Самые жаркие споры о религии и вере происходят за закрытыми дверями, а не в публичных местах.Старец Иннокентий. 17 векУ меня же для вас сегодня весьма интересная история.Тайна «выгодного суеверия»В тени куполов Ватикана, среди шепота молитв и звона золотых кубков, разыгрался один из самых скандальных эпизодов в истории Церкви. Папа Лев X, рождённый Джованни Медичи (14...
    1346
    Sage 5 марта 18:07

    Чем умнее становится ИИ, тем больше он жульничает, когда терпит поражение.

    Исследование, проведённое Palisade Research, группой, специализирующейся на безопасности и этике ИИ, выявило тревожную тенденцию: новые модели ИИ способны самостоятельно выявлять и использовать уязвимости в сфере кибербезопасности, обходя защитные механизмы и используя кратчайший путь для достижения своих целей, даже если такие действия запрещены.Чтобы ...
    335

    Новые данные доказывают, что перуанские мумии являются биологическими существами.

    Ученые, изучающие перуанские мумии, которые, по мнению некоторых, являются внеземными, обнаружили новые доказательства того, что эти тела являются подлинными. Но споры продолжаются.Мумии, обнаруженные в пустыне Наска журналистом Хайме Моссаном, были предметом многолетних исследований. Недавно исследователи обнаружили «пломбы и явные признаки стоматологи...
    564

    Проект "Орион", или папка Андропова.

    Отношение к этому проекту у людей складывается по-разному. Мало того, что многие сомневались, что этот доклад не фейковый, (в предыдущих частях я разбирала этот вопрос, и по этому поводу у меня нет никаких сомнений), так еще и сама суть доклада для многих просто фантастика! О том, о чем говорится в докладе, знать могут лишь те, кто жил в допотопные...
    2461
    Sage 2 марта 23:26

    Так какую же веру принёс на Русь Владимир-креститель?

    Канонический сюжет о крещении Древней Руси в православие может быть простой легендой. А истина, как это часто бывает, гораздо сложнее и запутаннее.Всё больше появляется данных, что западные регионы Древней Руси испокон веку являлись плацдармом наступления Запада на Русскую равнину. Многие исследователи утверждают, что всё началось в Х веке, когда цепкие...
    1123
    Sage 2 марта 22:03

    Капкан Ватикана: Москва - третий Рим.

    Не единожды упоминая в своих статьях об исторической концепции «Москва — третий Рим», я не останавливался на вопросе её возникновения. А между тем история была весьма примечательная и поучительная, дающая понимание многим политическим процессам того времени. Материал подготовлен по видео профессора, доктора исторических наук А. В. Пыжикова.    ...
    637

    Непознанное. Настоящая история мира. Рассказ старого геолога.

    - То, что я нашел там, ставит под сомнение всю известную историю человечества. Нет, не ставит под сомнение, а, пожалуй, разрушает ее полностью, до самого основания. Я скрыл это от всех, никто, кроме меня его не видел и больше никто о нем не знает. Он остался лежать там, в шахте, в самой глубине, когда ее законсервировали.- Почему же?- Опасно знать то, ч...
    9135
    Sage 28 февраля 20:50

    Почему мы празднуем лунную Масленицу, а не солнечную Комоедицу.

    24 февраля начинается христианская Масленица (сырная седмица), которая предваряет Великий пост, при этом нам пытаются доказать, что Масленица это древнеславянский праздник и якобы имеет «языческие» корни. На самом деле это не так.Служители лунного христианского культа долгое время пытались и пытаются до сих пор стереть у народа его генетическую память. Начиная с X век...
    1530
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика