Квантовое превосходство достигнуто. Что дальше?
На модерации
Отложенный
По своему значению соревнование квантовых технологий сравнивают с космической гонкой или борьбой за обладание ядерным оружием. Попробуем разобраться, кто оказался в лидерах этой гонки в 2017, за счет каких технологий и, главное, что эта победа несет человечеству.
Квантовое превосходство достигнуто в 2017 году. Это значит, что компьютер, использующий кубиты (и в перспективе способный демонстрировать мощность, которую придется записывать цифрой с 90 нулями), впервые стал эффективнее современных устройств, оперирующих битами. Граница пролегла на отметке 50 кубитов.
О создании квантового компьютера на 51 кубит объявили в Москве, на Международной конференции по квантовым технологиям (ICQT-2017). Вместо сверхпроводников разработчики использовали так называемые холодные атомы и убедились, что они могут служить кубитами, если эти атомы удерживать лазерами и охлаждать до сверхнизких температур. Авторами разработки стали физики из Гарварда и Российского квантового центра.
Невероятный прогресс произошел меньше чем за один год. Так, в марте IBM анонсировала создание коммерческого квантового компьютера с 50 кубитами. А до тех пор максимальная мощность, достигнутая компанией, составляла 5 кубитов. И только в начале года разработчики заговорили о десятках квантовых бит.
В мае рекордсменом считался компьютер IBM на 17 кубитов.
В ноябре 2017 года ученые этой же компании представили прототип процессора с 50 квантовыми разрядами. Впрочем, критики тут же отметили, что никто не видел данные о новой системе в рецензируемых научных изданиях. Остается только верить работникам корпорации на слово.
Google тоже обещал представить к концу года чип на 49 кубит. В середине года эта компания лидировала со своим 20-кубитным процессором. Теперь разработчики думают, как сделать эту разработку практически применимой. Основной вариант — открыть другим лабораториям доступ к квантовым компьютерам компании.
Еще один мировой рекорд поставили китайские ученые. Частота обработки сигналов у разработанного ими устройства в 24 раза превысила лучшие достижения европейских и американских ученых. Также сотрудники Китайской академии наук добились лучших результатов в контроле максимального количества запутанных сверхпроводящих кубитов.
Как
Очевидно, что кубиты это квантовые разряды, а реализовать их могут самые разные объекты, имеющие два квантовых состояния. Например, фотоны или ионы. И от того какие частицы мы применим, во многом будет зависеть результат, к которому так стремятся в лабораториях разных стран и компаний.
Например, ученые из Йельского университета предложили хранить квантовую информацию в звуковых волнах.
Частица звука, фонон, может существовать достаточно долго, если будет отскакивать от сапфировых зеркал. А долговечность и стабильность работы — одна из главных проблем квантовых компьютеров. Пока рекорд по поддержанию квантового состояния не превышает 90 микросекунд.
Швейцарские исследователи попытались стабилизировать кубиты при помощи графена. На его основе был сделан конденсатор, который обеспечивает нелинейность, необходимую для генерации квантовых битов.
Инженерам из австралийского Университета Нового Южного Уэльса удалось сохранить кубиты связанными на расстоянии сотен нанометров — а это очень много для квантовых технологий. Предполагается, что новая архитектура позволяет масштабировать чипы, делает их дешевле и проще в изготовлении.
Чем удивила возобновляемая энергетика в 2017 году
Но самая интересная разработка уходящего года, пожалуй, принадлежит исследователям из Северо-Западного университета (США). Им удалось создать квантовую запутанность внутри биологической системы. Ученые взяли белки водорослей, и запутали фотоны, генерируемые флуоресцирующими молекулами, подвергая их спонтанному четырехволновому смешению.
В результате эксперимента была достигнута поляризация пары фотонов — доказательство того, что квантовое запутывание возможно и в биологических объектах. Теперь ученые намерены создать субстрат для квантовой машины и определить, будет ли он работать эффективнее, чем синтетический. Возможно, самый совершенный компьютер будущего окажется живым.
Зачем
Сферой применения мощных квантовых компьютеров чаще всего называют биологию и медицину. Например, фармакологический концерн Biogen заключил с несколькими компаниями договор о создании квантовой системы, которая сможет сравнивать лекарства на молекулярном уровне; обсчитывать их свойства и предсказывать воздействие на конкретные организмы. Возможно, это приблизит открытие средств для борьбы с рассеянным склерозом, болезнями Альцгеймера и Паркинсона.
Онкологи надеются, что квантовые вычисления помогут победить рак. А в лабораториях IBM реконструируют взаимодействие субатомных компонентов гидрида бериллия, сегодня это самая сложная молекула, которая подверглась квантовому моделированию. Ученые воссоздают каждый электрон в каждом атоме, учитывают все воздействия и надеются, что точная модель позволит найти наиболее стабильную конфигурацию соединения. Если метод оправдает себя, он позволит прогнозировать поведения атомов во многих химических веществах.
И еще одно практическое исследование: сотрудники Google обещают, что в начале этого года чип, разработанный корпорацией, приступит к вычислению задачи, решение которой на классическом компьютере заняло бы несколько миллиардов лет. При этом речь об устройстве на 22 кубита, а мы уже обсуждаем 50-кубитные модели.
И это уже не будущее, это настоящее.
Комментарии
Онкологи надеются, что квантовые вычисления помогут победить рак.
Переписала Светлана Сергиенко.
Очень хочется, чтобы всё это осуществилось.
как всегда военные и всякие неадекваты,
мнящие себя наполеонами, подомнут под
себя, под свои хотелки все передовые
разработки учёных
Если кто-то утверждает, что создал работоспособный квантовый компьютер, то почему он не намайнит себе все оставшиеся биткоины? Для убийства любой криптовалюты такому компьютеру достаточно доли микросекунды.
Я принимаю возражения, что мол ученные это бессребреники, для которых главное научный результат, а не банальное обогащение. Но согласитесь, что нет более убедительной и наглядной демонстрации возможностей новой технологии, чем громкое лопание финансовых пузырей.
Вот так просто.
А уж потом, специально для вас: Это-де чтоб рак победить.
Но интересно другое, сколько миллиардов лет понадобится человечеству, что бы сформулировать такие задачи для компьютера?
Например, Яровой страсть как хочется поставить под контроль весь интернет. Но на это не хватает вычислительных мощностей.
Сделают квантовый компьютер - и он сможет расшифровать весь интернет трафик, а затем вычислить и заблокировать всех кто против Путина.
Если же вы имеете в виду поиск в Гуголе, то это работа не вашего компа, а поисковых суперкомпьютеров Гугола.
Говорить, что вы делаете поиск своим компьютером - все равно, что сказать, что можете своими ногами дойти до Нью-Йорка - зашел в самолет, посидел внутри и вышел.
Она и так хочет заставить всех провайдеров сохранять все логи и всю переписку (которую Яндекс вам не откроет без судебного приказа) на своих же серверах.
Дура. Что с нее взять?.
Вот это и интересует Яровую, а вовсе не кто и что написал в публичных форумах.
Как вы предполагаете это сделать без квантового компьютера?
А не разрешает этого Яндексу или Гуглу как раз закон, который принимают законодатели, коим и является Яровая.
Его же гугол туда не пустит!
Если Гугол будет это делать, то из уважаемой корпорации стоимостью 100 млрд. долларов он превратится в шестерку наших чекистов.
Если Яровая выгонит все интернет ресурсы за рубеж, то и хрен с ней. Интернету от этого ни холодно, ни жарко. На самом деле российского интернета никогда и не было - правительство России не имеет отношения к домену .ru
А последнее ваше замечание очень показательно.Оспаривать то, что Гугл работает на разведки США нет смысла, не правда ли?
Он работает только на пользователей разных стран, которые желают пользоваться его ресурсами.
Хозяин гугола - Сергей Брин.
И как любого хозяина его интересуют деньги и репутация.
Репутация даже больше, так как в развитых странах, потеряв репутацию, теряют всё.
Так что он там любит больше жизни?