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

Время во Вселенной может не существовать вовсе: рассказываем, почему этого не стоит бояться Время во Вселенной может не существовать вовсе: рассказываем, почему этого не стоит бояться

Существует ли время?

Популярная механика
Самый модный макияж: 6 главных трендов наступающей осени Самый модный макияж: 6 главных трендов наступающей осени

Тренды макияжа на осень-2018

Cosmopolitan
Как проверить, что ИИ достиг уровня интеллекта человека Как проверить, что ИИ достиг уровня интеллекта человека

Как понять, на каком уровне развития находится искусственный интеллект?

ТехИнсайдер
Toyoya C-HR. Эксцентрик Toyoya C-HR. Эксцентрик

Новый мини-кроссовер Toyota C-HR

АвтоМир
Первая минута Первая минута

Как заставить начало разговора работать на результат

kiozk originals
Агент влияния Агент влияния

Как работает главный современный кинокритик России Евгений «BadComedian» Баженов

РБК
Лучшие шутки дня и салямка с легким говяжьим! Лучшие шутки дня и салямка с легким говяжьим!

Конвейерный дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
Светлана Феодулова. Чужая родня Светлана Феодулова. Чужая родня

Семейная жизнь Светланы Феодуловой превратилась в сплошной кошмар

Караван историй
Операция Х: первый танковый бой в истории РККА — Т-26 против итальянских огнеметных танкеток Операция Х: первый танковый бой в истории РККА — Т-26 против итальянских огнеметных танкеток

Все пошло не так с самого начала, да тут еще марокканцы на верблюдах

Maxim
Ключевые элементы стиля Майкла Джексона Ключевые элементы стиля Майкла Джексона

Вклад Майкла Джексона в историю моды переоценить сложно

Esquire
Лучше депозита: почему граждане не покупают «народные облигации» Лучше депозита: почему граждане не покупают «народные облигации»

Государство пытается выманить россиян, засидевшихся в банковских депозитах

Forbes
Ленин и дети Ленин и дети

Дизайнеры оформили квартиру, придерживаясь легенды о русском эмигранте

AD
Выйти за рамки Выйти за рамки

Коллекция заблуждений, которые мешают людям мыслить рационально

Вокруг света
Глаз как у орла: 8 элементарных правил здорового зрения (просто и не занудно) Глаз как у орла: 8 элементарных правил здорового зрения (просто и не занудно)

Что имеем — не храним, потерявши — плачем

Playboy
Лучшие сериалы года по версии Академии фантастики, фэнтези и ужасов Лучшие сериалы года по версии Академии фантастики, фэнтези и ужасов

Кажется, мы только что нашли тебе (и себе) занятие на ближайшие выходные!

Maxim
Без «сушек» и «греков»: 9 новых скороговорок для развития дикции (и они супер) Без «сушек» и «греков»: 9 новых скороговорок для развития дикции (и они супер)

Почему скороговорки для развития дикции взрослых так популярны

Playboy
12 невероятных доспехов и шлемов 12 невероятных доспехов и шлемов

Некоторые латы и шлемы действительно кажутся необычными

Maxim
Мячом по лбу и стрекоза во рту: главные приколы ЧМ-2018 Мячом по лбу и стрекоза во рту: главные приколы ЧМ-2018

Праздник покидает Россию

Playboy
Овен с гранатой: как знаки зодиака водят машину Овен с гранатой: как знаки зодиака водят машину

Как знаки зодиака ведут себя за рулем

Cosmopolitan
Mercedes-Benz G-Class. Выживший Mercedes-Benz G-Class. Выживший

Mercedes-Benz G-Class. Гелендваген буквально выгрыз себе новую жизнь

АвтоМир
Правила идеального мужского аккаунта в соцсетях Правила идеального мужского аккаунта в соцсетях

С таким аккаунтом у тебя отбоя не будет от виртуальных поклонниц!

Maxim
«Даймлеры» Докера: самые красивые «Даймлеры» Докера: самые красивые

Как заказ автомобиля для свадьбы стал началом настоящей мании

Популярная механика
Как у младенца Как у младенца

Как правильно ухаживать за стопами, чтобы не стыдно было надеть босоножки

StarHit
Голодные игры Голодные игры

Действительно ли модное сегодня лечебное голодание — панацея от всех недугов?

Добрые советы
Поезд для извращенцев и домашнее видео: 6 самых странных борделей в мире Поезд для извращенцев и домашнее видео: 6 самых странных борделей в мире

Клиенты приходят в бордели не только за сексом

Cosmopolitan
Основатель Kanobu создает онлайн-энциклопедию для геймеров Основатель Kanobu создает онлайн-энциклопедию для геймеров

Основатель Kanobu рассказывает о новом проекте — «энциклопедии для геймеров»

РБК
Икигай: 3 упражнения, чтобы найти свое призвание Икигай: 3 упражнения, чтобы найти свое призвание

Как развить в себе креативность

Psychologies
«Я все чаще езжу на метро». Правила бизнеса Александра Светакова «Я все чаще езжу на метро». Правила бизнеса Александра Светакова

Александр Светаков. Один из крупнейших рантье Москвы

Forbes
Тайная кнопка: всегда ли влиять на других плохо? Тайная кнопка: всегда ли влиять на других плохо?

Всегда ли влиять на других плохо? И как защититься, если потребуется?

Psychologies
«Отстаньте от родителей»: почему вы не будете счастливы, пока не сможете их простить «Отстаньте от родителей»: почему вы не будете счастливы, пока не сможете их простить

Каждый день нам говорят, что корень всех проблем — в детстве

Psychologies
Открыть в приложении