В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механикаHi-Tech

Квантовое превосходство: всё о квантовых компьютерах

Александр Ершов

В IT сложилась предреволюционная ситуация, хотя в курсе происходящего остаются лишь немногие интересующиеся и еще более узкий круг специалистов. А между тем уже в этом году ожидается событие исторического масштаба: квантовые компьютеры, разработка которых продолжается уже более трех десятилетий, впервые смогут проводить вычисления, недоступные для самых мощных суперкомпьютеров традиционной кремниевой архитектуры. Если ожидания оправдаются, скоро мы вступим в эру «квантового превосходства». Но хотя название для этой эпохи давно придумано, что нас в ней ждет, не знает пока никто.

Стенд компании Intel на прошедшей в начале года конференции потребительской электроники CES в Лас-Вегасе, как обычно, был заполнен журналистами и техноблогерами. Новинки крупнейшего производителя микрочипов всегда потенциально интересны, хотя в последние годы эти обновления – чуть больше ядер, чуть меньше энергопотребление – все реже привлекают внимание публики. Однако на этот раз технологическому гиганту действительно было чем похвастаться: посетителям показали квантовый процессор Tangle Lake, способный – пусть теоретически и лишь в некоторых задачах – делать то, что пока было по силам лишь лучшим суперкомпьютерам.

Tangle Lake ни размерами, ни формой не слишком выделяется на фоне обычной продукции Intel. Но принципы, на которых он работает, далеки от тех, на которых построена традиционная электроника. Вместо миллиардов транзисторов на новой микросхеме имеется всего 49 элементов. И это не полупроводниковые переключатели тока, а кубиты («квантовые биты»), элементарные ячейки, способные работать с квантовой информацией. В данном случае они представляют собой крохотные сверхпроводящие антенны.

Это не единственный вариант получить кубиты для квантового компьютера, но в данном случае важнее их число. 49 не рекорд: еще до презентации Tangle Lake компания IBM рассказала о работе над квантовым компьютером на 50 кубит, а группа под руководством гарвардского физика Михаила Лукина сделала экспериментальный 51-кубитный вычислитель. Легко заметить, что все эти проекты построены вокруг цифры в полсотни кубит: именно на ней обычно устанавливают планку, после которой стоит ожидать наступления «квантового превосходства».

Преимущество неопределенности

Использовать для расчетов поведения квантовых систем не обычные компьютеры, а другие квантовые системы, которые могли бы играть роль упрощенной модели, предложил еще Ричард Фейнман в 1981 году. Справедливости ради стоит добавить, что идея, видимо, витала в воздухе: почти за год до того ее высказывал советский математик Юрий Манин. В самом деле, трудность, с которой сталкиваются обычные компьютеры при моделировании таких систем, заключается в самой их квантовой природе, в неустранимой неопределенности параметров взаимодействующих частиц.

Три типа квантовых компьютеров. 1. Устройство для квантового отжига. Наименее универсальная форма квантового компьютера. Его легче всего построить, однако он способен выполнять лишь очень ограниченный круг задач, связанных с оптимизацией. Многие эксперты сомневаются в том, что такое устройство может иметь какие-либо преимущества перед традиционным компьютером. Применение: задачи на оптимизацию Универсальность: ограниченная. Вычислительная мощность: не превышает традиционную

Допустим, нам нужно посчитать, как поведет себя атом, если мы направим на него фотон; для этого нам требуется выяснить поляризацию фотона. Единственный способ сделать это – провести измерения, а до этого поляризация останется неопределенной: физики говорят о суперпозиции, наложении возможных значений. Для расчетов все варианты должны быть рассмотрены по отдельности, и в нашем примере это займет вдвое больше времени, чем если бы нужные параметры поляризации были известны. Более того, стоит начать добавлять в систему другие компоненты (несколько атомов, несколько фотонов), и неопределенности придется перемножать, а сложность вычислений вырастет экспоненциально.

Идея квантового компьютера заключалась в том, чтобы обратить недостаток в достоинство: использовать для вычислений саму неопределенность, которая так затрудняет обычные расчеты. Представим, что вам нужно подобрать пароль, у которого неизвестны последние два бита. Тут возможны четыре комбинации: 00, 01, 10 и 11. В классическом случае каждый из них необходимо считать отдельно: подставить его в нужное место и проверить результат. Однако если носителем информации станет квантовый объект – например, два кубита с суперпозицией поляризации, – то все четыре комбинации можно будет проверить одновременно.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как выжить, если вам угрожает медведь, акула или волк: порядок действий Как выжить, если вам угрожает медведь, акула или волк: порядок действий

Советы, которые могут спасти вам жизнь при встречи с диким животным

Популярная механика
Почему сестры Хачатурян не убежали Почему сестры Хачатурян не убежали

Адвокат сестер Хачатурян о деталях убийства

Русский репортер
Февральская революция: как искусственный интеллект может повысить производительность труда Февральская революция: как искусственный интеллект может повысить производительность труда

Русские ученые устроили шестую промышленную революцию!

ТехИнсайдер
Когда слишком модные кроссовки уже надоели Когда слишком модные кроссовки уже надоели

Что носить, если не Nike и adidas, Balenciaga и Gucci

GQ
Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине

Одиночество — это не пустота, а пространство для наполнения своей жизни смыслами

Psychologies
20 признаков, что пора заканчивать отношения 20 признаков, что пора заканчивать отношения

Большинство предпочитают игнорировать, что в их отношениях что-то не так

Psychologies
7 советов, которые помогут заснуть в самолете 7 советов, которые помогут заснуть в самолете

Что нужно делать, чтобы выспаться в самолете

Maxim
2010: Программа «Сегодня» 2010: Программа «Сегодня»

На момент сдачи номера 2010-е еще не закончились, но изменилось многое

Esquire
Золотая орда Золотая орда

Ба­ста — о съемках второго фильма и собственных правилах ЗОЖа

Vogue
Комфорт с ветерком: редактор Cosmo и новый Kia Ceed Комфорт с ветерком: редактор Cosmo и новый Kia Ceed

Начало августа, Испания, Малага и красавчик KIA CEED

Cosmopolitan
Лучшие кроссовки июля 2018 Лучшие кроссовки июля 2018

Июльская подборка новинок вышла яркой и не слишком мейнстримной

Esquire
«Чтобы быть хорошей мамой…» «Чтобы быть хорошей мамой…»

Что делать с эмоциями и страхами, чтобы они не передавались детям

Psychologies
Работа — это не рабство: как защитить личные границы Работа — это не рабство: как защитить личные границы

В погоне за успешной карьерой не стоит забывать о границах личного пространства

Psychologies
10 признаков слишком близких отношений с матерью 10 признаков слишком близких отношений с матерью

Типичные признаки нарушения личных границ между матерью и ее взрослым ребенком

Psychologies
Наследница иезуитов Наследница иезуитов

О тэмпуре, с которой японцев познакомили португальские миссионеры

Вокруг света
Рыцарь инквизиторского ордена Рыцарь инквизиторского ордена

Как Феликс Дзержинский с нуля создал политическую полицию

Дилетант
«Почему ты не отвечаешь?»: минусы современных способов связи «Почему ты не отвечаешь?»: минусы современных способов связи

Английская писательница Кристин Манби подготовила эссе о новом виде зависимости

Psychologies
Жизнь без партнера: что мешает нам быть счастливыми? Жизнь без партнера: что мешает нам быть счастливыми?

Оценка действенности советов Далай-ламы и архиепископа ЮАР Десмонда Туту

Psychologies
«Не навредить» детям: возможно ли это? «Не навредить» детям: возможно ли это?

Как вырастить ребенка, не нанеся ему ни одной травмы

Psychologies
Как менялась мода в России Как менялась мода в России

Вспоминаем, как менялась мода в России и при чем тут русский Vogue

Vogue
Фабрика сказок Фабрика сказок

Как студия визуальных эффектов CGF и Тимур Бекмамбетов стали партнерами

РБК
Ангельский быть должен голосок Ангельский быть должен голосок

Вечно молодой адвокат Добровинский порочит почтенную старость

Tatler
Исправленному верить Исправленному верить

Старый Рурк лучше новых двух!

OK!
Обувь плюс носки: носить или нет? Обувь плюс носки: носить или нет?

Почему на наших просторах носки в сочетании с туфлями вызывают отторжение

Cosmopolitan
8 вещей, которые, оказывается, тоже можно мыть в посудомоечной машине! 8 вещей, которые, оказывается, тоже можно мыть в посудомоечной машине!

8 вещей, которые легко можно помыть в посудомоечной машине

Maxim
Технократия: тест Audi A8 L 55 Технократия: тест Audi A8 L 55

Audi A8 борется за звание самого высокотехнологичного представительского седана

Популярная механика
Ночные пробуждения: о каких заболеваниях они нас предупреждают Ночные пробуждения: о каких заболеваниях они нас предупреждают

Прерывание сна — симптом негативного эмоционального состояния

Psychologies
На Запад: как и где искать работу в Европе На Запад: как и где искать работу в Европе

Почему важно знать особенности европейских сайтов с вакансиями

Forbes
Украинский разработчик научился точнее всех прогнозировать продажи видеоигр Украинский разработчик научился точнее всех прогнозировать продажи видеоигр

SteamSpy — сервис, прогнозирующий продажи видеоигр

РБК
Малыши на миллионы Малыши на миллионы

Почти все дети знаменитых мам и пап обречены на известность

Добрые советы
Открыть в приложении