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

Наука в мире фэнтези: как Брендон Сандерсон создает магические системы Наука в мире фэнтези: как Брендон Сандерсон создает магические системы

Магия и наука – это полные противоположности? Нет!

Популярная механика
70 лет приключений 70 лет приключений

Семьдесят лет весь мир следит за приключениями внедорожников фирмы Land Rover

АвтоМир
Культурный код ИИ: 3 совета по созданию чат-ботов для бизнеса Культурный код ИИ: 3 совета по созданию чат-ботов для бизнеса

Как строить более точные, этичные и адаптивные системы искусственного интеллекта

Inc.
Porsche Mission E Cross Turismo Porsche Mission E Cross Turismo

Porsche Mission E Cross Turismo опережает время

Quattroruote
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Лучшие шутки об уголовных делах за мемы, лайки и репосты во «ВКонтакте»! Лучшие шутки об уголовных делах за мемы, лайки и репосты во «ВКонтакте»!

Шутки стали побочным эффектом резонанса новостей про суды за картинки

Maxim
Как перестать страдать, даже если все плохо Как перестать страдать, даже если все плохо

Если поддаться разрушительным мыслям, можно скатиться в состояние неудачника

Psychologies
Как сделать так, чтобы ребенок вам доверял Как сделать так, чтобы ребенок вам доверял

Почему у подростков возникает желание уйти из жизни и что можно предпринять

СНОБ
Неспящие красавицы Неспящие красавицы

Что такое бессонница и как с ней бороться

Лиза
Губная помада: зачем она современной девушке Губная помада: зачем она современной девушке

Она была и остается самым обольстительным продуктом макияжа

Psychologies
Кадровая политика Кадровая политика

Эксперты по фуд-фотографии о том, как сделать сочный снимок для «Инстаграма»

Cosmopolitan
«Держите убийцу тов. Ленина»: опубликованы документы и фото из дела о покушении на создателя СССР «Держите убийцу тов. Ленина»: опубликованы документы и фото из дела о покушении на создателя СССР

Фото с инсценировки покушения на Ленина и другое увлекательное чтиво

Maxim
На ярком солнце На ярком солнце

Бьянка Балти — о лучшем городе на Земле и искусственной красоте в интернете

Vogue
Все не так, ребята: 5 типичных ошибок в уходе за кожей Все не так, ребята: 5 типичных ошибок в уходе за кожей

На что мы не обращаем внимания при уходе за кожей

Esquire
1970: Прошла зима, настало лето 1970: Прошла зима, настало лето

В 1971 году операторы «Лунохода–1» «нарисовали» на поверхности Луны цифру «8»

Esquire
11 криминальных драм, основанных на реальных событиях 11 криминальных драм, основанных на реальных событиях

Фильмы, действительно основанные на реальных событиях

Maxim
Мальчик для битья Мальчик для битья

Что делать, если вашего ребенка травят в школе

Tatler
В Москве прошел благотворительный матч в пользу Фонда Хабенского В Москве прошел благотворительный матч в пользу Фонда Хабенского

26 августа состоялся благотворительный футбольный матч

Cosmopolitan
Игры-2020 в Токио станут самыми продвинутыми Игры-2020 в Токио станут самыми продвинутыми

Toyota определила концепцию мобильности для Игр Токио-2020

Популярная механика
Пенсии обсуждать поздно. Почему обществу пора требовать от власти базовый доход Пенсии обсуждать поздно. Почему обществу пора требовать от власти базовый доход

Контракт «мы не лезем в политику — вы гарантируете достаток» оказался невыгодным

СНОБ
Самые модные роли Роберта Рэдфорда Самые модные роли Роберта Рэдфорда

Роберту Редфорду 81, и он — великий: актер, продюсер, режиссер

Esquire
Страховое прикрытие. Как анонимно хранить деньги за рубежом Страховое прикрытие. Как анонимно хранить деньги за рубежом

Полис иностранного страховщика стал альтернативой налоговой гавани

Forbes
9 самых невероятных мастеров стрит-арта, которые снесут вам крышу 9 самых невероятных мастеров стрит-арта, которые снесут вам крышу

Эти люди создают масштабные проекты прямо на фасадах зданий

Playboy
9 ингредиентов для того, чтобы сделать еду летом еще вкуснее 9 ингредиентов для того, чтобы сделать еду летом еще вкуснее

9 ингредиентов для того, чтобы сделать еду летом еще вкуснее

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

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

Maxim
Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд

Кража цыпленка и драка со старушкой: 7 сумасшедших судебных исков против звезд

Cosmopolitan
Совсем взрослый Совсем взрослый

Компания Audi представила новый Q3

АвтоМир
Большие мальчики Большие мальчики

Ford Explorer и Kia Sorento Prime. Сравнительный тест

АвтоМир
«Мужчины не должны полагаться на невербальное согласие» «Мужчины не должны полагаться на невербальное согласие»

Какую злую шутку может сыграть с нами мозг

Psychologies
Семь редких качеств по-настоящему счастливых людей Семь редких качеств по-настоящему счастливых людей

Ключи от счастья существуют — это не сказка, а серьезные научные факты

Psychologies
Открыть в приложении