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

10 неожиданных лайфхаков с металлической мочалкой: незаменимые советы для дома и быта 10 неожиданных лайфхаков с металлической мочалкой: незаменимые советы для дома и быта

Металлическая мочалка или губка — обязательный предмет на каждой кухне

Популярная механика
Как отличить девушку от женщины? Мем про разницу в возрасте вернулся! Как отличить девушку от женщины? Мем про разницу в возрасте вернулся!

Чем же так отличается девушка от женщины по мнению пользователей твиттера

Playboy
Новые гибкие актуаторы позволили колесному роботу трансформироваться в квадрокоптер Новые гибкие актуаторы позволили колесному роботу трансформироваться в квадрокоптер

Инженеры разработали гибкие актуаторы, которые могут плавно деформироваться

N+1
Дэвид Боуэн: художник, который рисует... мухами Дэвид Боуэн: художник, который рисует... мухами

Интересно, что рассказали бы нам растения и животные, если бы умели говорить

Популярная механика
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Наступило время сильных женщин Наступило время сильных женщин

Поверить, что у актрисы Екатерины Климовой четверо детей, просто невозможно

Добрые советы
Самые смешные шутки и картинки об уголовных делах за мемы! Самые смешные шутки и картинки об уголовных делах за мемы!

Интернет-сопротивление сочиняет шутки про ФСБ с удвоенной силой!

Maxim
Депрессивный стиль: что это такое и как с ним бороться Депрессивный стиль: что это такое и как с ним бороться

Стилист Любовь Романова рассказывает о феномене "депрессивного стиля".

Cosmopolitan
Коллекционные футболки Vogue Fashion’s Night Out 2018 Коллекционные футболки Vogue Fashion’s Night Out 2018

Flowers in Vogue глазами русских дизайнеров

Vogue
Лучшие моменты первого игрового дня The International Лучшие моменты первого игрового дня The International

The International начинает радовать уже с первого дня

Maxim
Пенсионные варианты. Что скрывает государство Пенсионные варианты. Что скрывает государство

Повышения пенсионного возраста можно избежать, но правительству это невыгодно

Forbes
Горе без ума Горе без ума

Ученые вплотную приблизились к ответу на вопрос, существуют ли гены гениальности

Вокруг света
8 заповедей успешного мизантропа 8 заповедей успешного мизантропа

Как правильно ненавидеть людей с пользой для себя и для них

Maxim
Топ-10 ошибок, которые совершают родители Топ-10 ошибок, которые совершают родители

Родительство — это работа на полный день без всякого обучения

Psychologies
Вся правда о Хогвартсе: какой факультет в действительности самый лучший Вся правда о Хогвартсе: какой факультет в действительности самый лучший

Рассказываем обо всех факультетах Хогвартса в подробностях

Cosmopolitan
Мясные блюда: сколько, какие и как часто? Мясные блюда: сколько, какие и как часто?

В чем польза мясных блюд, как часто и в каком количестве нужно их есть

9 месяцев
Ангельский быть должен голосок Ангельский быть должен голосок

Вечно молодой адвокат Добровинский порочит почтенную старость

Tatler
Все, чтo вы хoтели знать o церемoнии MTV VMA Все, чтo вы хoтели знать o церемoнии MTV VMA

35-я церемония вручения премии MTV Video Music Awards

Cosmopolitan
Старость в шоколаде. Правительство переложит бремя пенсий на самозанятых Старость в шоколаде. Правительство переложит бремя пенсий на самозанятых

Почти 15 млн российских граждан работают, не выплачивая налоги и взносы

Forbes
Паны вернулись Паны вернулись

Пенсии и реформы глазами последних русских на деревне

Русский репортер
Берегись! 6 болезней, которые могут убить человека за один день Берегись! 6 болезней, которые могут убить человека за один день

В мире существуют заболевания, от которых можно скончаться за сутки

Cosmopolitan
Союз ржавых Союз ржавых

Места, которые выглядят так, будто там уже случился ядерный апокалипсис

Maxim
На все случаи На все случаи

Где живут и отдыхают богатые русские и во сколько им это обходится

Forbes
Неочевидные проявления расстройства пищевого поведения у подростков Неочевидные проявления расстройства пищевого поведения у подростков

Как отличить особенности подросткового поведения от пищевого расстройства

Psychologies
«Маст-хэв» для мозга: 5 вещей, без которых ему не обойтись «Маст-хэв» для мозга: 5 вещей, без которых ему не обойтись

Помогаем работе мозга

Лиза
7 занимательных подробностей о фильме «Побег из Шоушенка» 7 занимательных подробностей о фильме «Побег из Шоушенка»

Поначалу «Побег из Шоушенка» почти не заметили...

Maxim
Голливуд на Волге Голливуд на Волге

В Нижнем Новгороде прошел II фестиваль нового российского кино «ГОРЬКИЙ fest»

OK!
Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана решена спустя полвека Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана решена спустя полвека

Как переломить спагетти ровно на две части, а не на три или больше

Forbes
Крым и русский судья Крым и русский судья

Почему эйфорию сменяет ропот

Русский репортер
«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
Открыть в приложении