Квантовые вычисления.

[BDK]

Разве это сложно. В каждом автомобиле автоматика управления двигателем очень сложная. И это штампуется серийно. Сложность сейчас не является проблемой. Разумеется, квантовый компьютер это не какой-то полностью квантовый агрегат - там на самом деле маленькая часть - своего рода "колба" где происходят квантовые процессы, и гораздо большая часть - обычный компьютер который управляет процессами.

[Странник34]

ну да, конечно не сложно.
Ожидаемый выигрыш, компенсирует все.

[BDK]

Общность между квантовыми вычислениями, обычными вычислениями и нейронными сетями я изображу в виде картинки. Всего одна картинка объяснит всё намного лучше чем пространные тексты.

[Странник34]

Появился отличный ролик про квантовые компьютеры:

phpBB [video]

советую посмотреть.

[Андрей]

Квантовый компьютер Лукина. Решена первая серьезная задача.

Источник контента: https://naukatehnika.com/kvantovyi-komp ... ukina.html



Почти все элементы и химические соединения, существующие во Вселенной, могут принимать четыре разных агрегатных формы материи – превращаться в твердое тело, жидкость, газ и плазму. Эти превращения, так называемые фазовые переходы, уже много столетий изучаются физиками, и пока ученые не могут уверенно сказать, что они полностью понимают все подобные процессы. Квантовая вычислительная машина, созданная в Гарварде группой Михаила Лукина, решила первую серьезную задачу, экспериментально подтвердив теорию, описывающую рождение Вселенной и переходы между разными формами материи. Выводы ученых были опубликованы в журнале Nature.

Все эти превращения описываются сегодня при помощи одной и той же теории, так называемого механизма Киббла-Журека, разработанного Томом Кибблом и Войцехом Журеком в конце 1980 годов для описания процесса рождения Вселенной и появления в ней неоднородностей.

Они показали, что фазовые переходы возникают благодаря формированию так называемых топологических дефектов, особых точек с "неправильными" физическими свойствами, которые нарушают симметрию и которые нельзя "разгладить" в рамках той системы, где они рождаются. Источником этих дефектов выступают тепловые или квантовые флуктуации.

Справедливость этой теории, как пишут Лукин и его коллеги, была много раз доказана экспериментальным путем для «классических» фазовых переходов. При этом ученым не удавалось полностью проверить ее, наблюдая за объектами, чье поведение полностью описывается законами квантового мира.

Эту задачу удалось решить ученым из Гарварда, используя мощный квантовый компьютер, о создании которого Михаил Лукин объявил на конференции в Москве в июле 2017 года. Он объединяет в себе 51 кубит, квантовых ячеек памяти и вычислительных блоков, что позволяет ему входить в пятерку самых мощных систем такого рода.

Роль кубитов в данном случае играют особые частицы, которые физики называют «атомами Ридберга». Они представляют собой атомы рубидия-87, чей последний электрон был "отодвинут" на огромное расстояние от ядра при помощи особых лазерных или радиоволновых импульсов. Благодаря этому размер атома увеличивается примерно в миллион раз.

По этой причине подобными «атомами» гораздо проще манипулировать, чем их обычными «кузенами». Вдобавок, они обладают одним чрезвычайно полезным свойством для квантовых компьютеров – они отталкивают друг друга и взаимодействуют друг с другом на очень больших расстояниях.

Это позволило Лукину и его команде превратить набор из нескольких десятков подобных «атомов» в аналоговый квантовый компьютер, выстроив их в длинную цепочку. Работой этих кубитов ученые могут управлять, обстреливая их еще одним лазером. Подобные машины, как отмечал профессор Гарварда, можно использовать не только для проведения вычислений, но и "прямых" наблюдений за процессами в квантовом мире. Ученые воспользовались им для проверки квантовой версии теории Киббла-Журека, особым образом меняя состояние атомов и наблюдая за их взаимодействиями.

Как оказалось, эти математические выкладки вполне корректно предсказывали то, как формировались квантовые топологические дефекты внутри квантового компьютера, и как часто и где они возникали в зависимости от скорости манипуляций кубитами и их изначального состояния. Вдобавок, ученые просчитали несколько спорных и очень сложных ситуаций и обнаружили несколько намеков на то, как можно ускорить работу их компьютера и похожих на него вычислительных систем, а также применять их для просчета внутренней структуры ядер атомов и поведения элементарных частиц.

[Андрей]

Физики впервые успешно провели эксперимент по квантовой телепортации кутрита

Совместная работа австрийских и китайских учёных позволила успешно окончить опыт по телепортации трёхмерных квантовых ячеек — кутритов. Эксперимент подтвердил тот факт, что они могут существовать сразу в трёх состояниях одновременно. До сих пор физикам удавалось телепортировать только кубиты.

Опыт подтвердил теорию, которая существовала много лет исключительно на бумаге. Если компьютерной единице измерения, биту, присущи два значения — 0 и 1, то кубит обладает обоими состояниями. У кутрита же есть ещё и третье состояние — он может принимать значения 0, 1 и 2.

Теорию того, что телепортация возможна, выдвинули ещё в 1990-е годы. Квантовое состояние закодировано в возможных путях, которые может пройти фотон. Суть такой телепортации заключается в передаче свойств одной частицы другой. Для этого фотон необходимо заставить пройти по одному или нескольким путям одновременно.

Ядром квантовой телепортации являлось измерение Белла, а также многолучевой светоделитель, который направлял фотоны через несколько входов и выходов и соединял все оптические волокна вместе. Опыт показал, что квантовая информация может быть передана от одной частицы другой на расстоянии без их физического взаимодействия. Теоретически описанная концепция может распространяться не только на три, но и на большее число состояний.

Открытие физиков даст большой толчок в развитии квантовых компьютеров, позволяющих передавать большие объёмы информации с помощью кутритов. Технология такой передачи станет основой для квантового интернета будущего.

Источник: phys.org

[Андрей]

https://www.popmech.ru/technologies/new ... etili-ego/

Доклад о том, что в Google создали самый мощный квантовый компьютер, появился на сайте Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), но затем почему-то информация была удалена. Журналисты Financial Times успели изучить доклад и узнали следующее:

cогласно представленной информации, квантовый процессор Google потратил всего 3 минуты и 20 секунд на вычисления, на которые у самого современного суперкомпьютера Summit производства IBM ушло бы примрено 10 000 лет.

[Андрей]

Как устроен и зачем нужен квантовый компьютер

https://thecode.media/quantum/

[Андрей]

В Китае создан квантовый компьютер, который решил самую сложную задачу за 200 секунд

Китайские ученые разработали квантовый компьютер, который смог решить одну из самых сложных задач за 200 секунд. Даже самый мощный классический компьютер потратил бы на вычисление около 2,5 миллиарда лет. Явление, при котором квантовый компьютер оказывается гораздо мощнее обычного, принято называть квантовым преимуществом. Впервые о достижении квантового преимущества в 2019 году объявила компания Google, но их успех был подвержен критике. В рамках этой статьи предлагаю вам вкратце разобраться, что такое квантовый компьютер, какую именно задачу он смог решить и каким образом. И значит ли это, что в скором будущем наши домашние компьютеры станут в тысячи раз мощнее?

Что такое квантовый компьютер?

Если говорить коротко, в классических компьютерах для хранения информации используются биты. А в квантовых компьютерах для этого используются так называемые кубиты, которые вмещают в себя гораздо больше данных. Именно поэтому считается, что квантовые компьютеры потенциально гораздо мощнее, чем классические. Только вот на данный момент ученые не умеют управлять большим количеством кубитов и в квантовых компьютерах их насчитывается всего лишь несколько десятков. А вот в обычных компьютерах количество оперативной памяти составляет несколько гигабайт, то есть десятки миллиардов (!) битов.

Что такое квантовое преимущество?

Квантовые компьютеры в будущем действительно могут заменить собой обычные, но на данный момент они далеки от совершенства. Однако, даже имея при себе всего лишь несколько кубитов, некоторые задачи они решают в тысячи раз быстрее даже самых мощных компьютеров. Такие достижения называются квантовым преимуществом и в 2019 году таким успехом поделилась компания Google. Разработанный ею квантовый компьютер Sycamore решила одну сложную задачу за 3 минуты. А для суперкомпьютера Summit для этого потребовалось бы более 10 000 лет. Но скептики отметили, что при правильной настройке компьютер Summit справился с задачей за несколько дней. Так что факт достижения квантового превосходства компанией Google до сих пор подвергается сомнению.

Интересный факт: изначально упомянутый выше термин звучал как «квантовое превосходство». Но потом это словосочетание сочли неполиткорректным и заменили на «квантовое преимущество».

Китайский квантовый компьютер

В 2020 году достигнуть квантового превосходства попытались китайские ученые. Для этого они разработали компьютер, предназначенный для решения задачи по сэмплированию бозонов. Если говорить очень коротко, то системе нужно было рассчитать прохождение частиц света (фотонов) через оптический прибор. Эта задача была сформулирована несколько лет назад, но математическую формулу для ее решения создать попросту невозможно. По словам авторов научной работы, суперкомпьютеру TaihuLight для решения этой задачи потребовалось бы около 2,5 миллиардов лет. Но квантовый компьютер справился с задачей всего за 200 секунд.

Решение стало возможным благодаря одной хитрости. Так как в задаче речь идет о частицах света, вместо кубитов в компьютере использовались такие же фотоны. Таким образом ученые упростили задачу прямо «на уровне железа». Получается, что исследователям действительно удалось достичь квантового превосходства. Но и на это раз без критики не обошлось. Дело в том, что созданное для решение задачи устройство можно назвать компьютером лишь с большой натяжкой. В нем используются квантовые вычисления при помощи кубитов, но его нельзя программировать. То есть, на данный момент такой компьютер нельзя использовать для решения других задач. Но факт того, что квантовое преимущество достигнуто, уже есть.

Однако, с течением времени программируемая система на основе квантов все равно наверняка будет создана. Когда это случится, технологии станут развиваться с молниеносной скоростью. Например, человечество сможет быстро изобретать лекарства от опасных заболеваний и даже узнавать тайны Вселенной. Подробнее о том, как работает квантовый компьютер, можно узнать из этого видео:

[Андрей]