Квантовые компьютеры могут изменить многое, если не все, в нашем мире. Это не просто увеличение мощности очередного процессора. Это принципиально новый уровень вычислительных технологий. Главное научиться правильно им пользоваться.
Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Полноценный универсальный квантовый компьютер является пока гипотетическим устройством, сама возможность построения которого связана с серьёзным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; разработки в данной области связаны с новейшими открытиями и достижениями современной физики. На настоящий момент были практически реализованы лишь единичные экспериментальные системы, исполняющие фиксированный алгоритм небольшой сложности.
В области высоких технологий снова совершен прорыв, который изменит мир! Компания Microsoft разработала квантовый чип Majorana 1, на создание которого ученым потребовалось 20 лет. В нем используется материя, которая находится в топологическом состоянии — это нечто совершенно другое, чем твердое, жидкое и газообразное состояние материй. При помощи нового чипа человечество сможет создать суперкомпьютер, который будет способен решить задачи, на выполнение которых у обычных компьютеров ушли бы тысячи лет. Звучит просто бомбически, но как-то сложно. Давайте попробуем во всем этом разобраться и понять, что происходит.
Стартап Илона Маска по созданию искусственного интеллекта xAI, расположенный в Теннесси (США), представляет собой огромный центр обработки данных. Новый ИИ от основателя SpaceX получил название Colossus, что отсылает к одному из первых электронных вычислительных устройств, использовавшихся для расшифровки данных во времена Второй мировой войны. Colossus, как отмечает Nvidia, работает на более чем 100 000 чипах, что больше, чем у любой другой системы искусственного интеллекта на планете. Как недавно сообщил миллиардер, Colossus был, наконец, введен в эксплуатацию. На сборку мощнейшей в мире системы обучения ИИ ушло всего 122 дня — рекордный показатель на сегодняшний день. Рассказываем подробности!
Квантовая теория родилась в первой половине XX века. Среди ее создателей были Нильс Бор, Альберт Эйнштейн, Макс Планк, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и другие, не менее выдающиеся ученые. Создание Стандартной модели элементарных частиц ознаменовало собой революцию в понимании Вселенной. Именно квантовая теория подарила миру лазеры, МРТ, ускорители частиц, компьютеры, интернет и ядерное оружие. Но что дальше? Некоторые физики полагают, что в ближайшие пять лет будут созданы устройства, которые до недавнего времени описывались лишь на страницах научно-фантастических романов. Дело в том, что любой скачок в области квантовых вычислений увеличивает потенциал технологии, способной выполнять вычисления и моделирование, выходящие за рамки современных суперкомпьютеров. Иными словами, мир готовится к квантовому будущему. И если квантовые технологии действительно изменят вычисления в том виде, в каком мы их знаем, то какое будущее нас ждет?
Нам с вами довелось жить в удивительное время. Не самое спокойное, конечно, но посмотрите, чего добилась наука – мы не просто дробим материю на атомы, мы создаем квантовые технологии и даже умеем ими пользоваться. Взять, к примеру, квантовые компьютеры. Эти машины выполняют вычисления на основе вероятности состояния объекта до его измерения — вместо 1 или 0 секунд. Это означает, что они могут обрабатывать экспоненциально больше данных по сравнению с классическими компьютерами, которые выполняют простые логические задачи и операции. Подобные технологии разрабатываются в течение десятилетий и по крайней мере две программы, написанные для квантового компьютера, датированы 90-ми гг.ХХ века. Одна из них раскладывает большие числа на простые множители и тем самым позволяет взломать нынешнее компьютерное шифрование. Вторая программа может осуществлять поиски, требующие квадратный корень от времени, которое затрачивается на них обычными компьютерами.
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?
Многим из вас известно, что осенью 2019 года компании Google и IBM начали вести между собой настоящее противостояние: когда представители Google заявили о своем “квантовом превосходстве” ввиду успешно завершенного квантового вычисления, компания IBM неожиданно подхватила эстафету, продемонстрировав способность их нового суперкомпьютера выполнять вычисления почти с той же скоростью и с гораздо большей точностью, чем квантовый компьютер Google. Это был не первый случай, когда кто-то усомнился в квантовых вычислениях. В прошлом году Мишель Дьяконов, физик-теоретик из Университета Монпелье во Франции, предложил множество теоретических причин, согласно которым удобные для практического использования квантовые суперкомпьютеры так никогда и не будут построены. Так как же понять, кто прав, а кто нет?
Такие технологические гиганты, как Google и IBM уже давно борются за то, чтобы стать первой компанией, которая создаст по-настоящему доступный квантовый компьютер. Между тем не менее известная компания Джеффа Безоса Amazon не сильно спешит влезать в эту битву. Вместо этого они просто берут и запускают программу по доступу к своему квантовому компьютеру. К сожалению, пока что воспользоваться технологией будущего могут не все, но сам факт того, что это произошло просто потрясает. Еще несколько лет назад о такой возможности нельзя было даже мечтать.
Кажется, компания Google только что смогла совершить настоящий переворот в компьютерной науке. Используя программное обеспечение квантового компьютера под названием Sycamore, представитель Google заявили о «квантовом превосходстве» над самыми мощными суперкомпьютерами в мире, по причине того, что именно с помощью Sycamore у них получилось решить проблему, которая долгое время считалась практически невозможной для решения на обычных компьютерах.
В 1931 году американский писатель Чарльз Форт впервые описал понятие телепортации в одном из своих романов. С тех самых пор придуманный Фортом термин стал активно использоваться в фантастической литературе, постепенно становясь не только литературным понятием, но и по-настоящему научным. Так, на сегодняшний день квантовая телепортация постепенно становится не вымыслом, а настоящей реальностью.
Запуск спутников Starlink развязал настоящую войну в Сети. Астрономы жалуются — мол, спутники слишком яркие, и настоящие звезды от этого становится не видно. Но не делают ли они из мухи слона?
Ученые из Московского физико-технического института, вместе с коллегами из США и Швейцарии провели эксперименты, в которых успешно заставили квантовый компьютер вернуться в состояние прошлого. Краткие выводы исследования, в которых описывается возможность проявления этого эффекта, сообщает пресс-релиз, опубликованный на сайте Phys.org. Подробности исследования международной команды физиков представлены в журнале Scientific Reports.
Пятьдесят лет назад смартфоны показались бы совершенно волшебными компьютерами. Точно так же, как классические компьютеры были почти невообразимы для предыдущих поколений, сегодня мы сталкиваемся с рождением совершенно нового типа вычислений: чего-то настолько мистического, что его можно назвать волшебным. Это квантовые компьютеры. Если слово «квантовый» вам незнакомо, вы не одиноки. Этот очень холодный, маленький, чувствительный и очень странный мир может показаться сомнительной системой, на которой предлагается построить коммерческую вычислительную машину, но это именно то, над чем работают IBM, Google, Rigetti Computing и другие компании.
Компания IBM предложила использовать меру «квантового объема», который должен удваиваться каждый год — и она будет эквивалентна закону Мура, который соблюдается в традиционных компьютерных вычислениях. Согласно закону Мура, число транзисторов на чипе, а значит и плотность вычислений, должно удваиваться примерно через каждые два года. До сих пор он работал, но на подходе новые —квантовые — компьютеры со своими правилами.
Компания IBM представила на CES свой первый коммерческий квантовый компьютер для использования за пределами лаборатории. 20-кубитная система объединяет в одном коробке квантовые и классические вычислительные компоненты, необходимые для использования подобной машины в исследовательских и бизнес-приложениях. Конечно, этот короб — IBM Q — все еще огромный, но он включает в себя все, что нужно компании для начала экспериментов с квантовыми вычислениями, включая и все механизмы для охлаждения оборудования.
Возможность практического использования квантовых компьютеров стала еще на один шаг ближе благодаря графену. Специалисты из Массачусетского технологического института и их коллеги из других научных учреждений смогли провести расчет времени суперпозиции, в которой могут находиться кубиты, построенные на базе графена. О результатах исследования сообщает статья Nature Nanotechnology.
Квантовые компьютеры все еще остаются мечтой, но эпоха квантовых коммуникаций уже наступила. Новый эксперимент, проведенный в Париже, впервые показал, что квантовое сообщение превосходит классические методы передачи информации. «Мы первыми продемонстрировали квантовый перевес в передаче информации, которая нужна двум сторонам для выполнения задачи», говори Элени Диаманти, инженер-электрик из Университета Сорбонны и соавтор исследования.
Квантовые компьютеры в корне отличаются от классических по принципу работы, поэтому и обеспечивают быстрое взаимодействие с огромными массивами данных. На данный момент они недостаточно развиты, но в будущем непременно поднимут алгоритмы машинного обучения на новый уровень и помогут в создании молекулярных моделей для разработки новых лекарств. Ученых начало сильно беспокоить, что квантовые машины также смогут легко расшифровывать личные данные пользователей. В итоге они решили уже сейчас разработать нормы этики при использовании квантовых технологий.
Как сообщает редакция издания Phys.org, международная группа исследователей сделала большой шаг к созданию оптического квантового компьютера, обладающего огромным исследовательским потенциалом в самых разных сферах: от создания новых лекарств до точного моделирования поведения отдельных молекул. Этого удалось добиться благодаря разработке оптического микрочипа для генерации, управления и обнаружения определенного состояния света, называемого сжатым вакуумом.
Ожидается, что квантовые вычисления позволят нам решать вычислительные задачи, которые не могут быть решены существующими классическими методами вычислений. В настоящее время принято считать, что самая первая дисциплина, которая получит мощнейший толчок от квантовых достижений, это квантовая химия. В 1982 году физик-лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заметил, что симуляция, а затем и анализ молекул — настолько сложное дело для цифрового компьютера, что он становится практически бесполезен для этих дел.
В последнее время ученые все чаще ведут разработки в сфере создания двухмерных материалов. И уже не раз упомянутый графен далеко не единственный в этом списке. К примеру, недавно мы писали о новой модификации фосфора, который вполне может потеснить углеродный материал. Однако исследователи из Массачусетского Технологического Института (MIT) не так давно продемонстрировали материал, сочетающий в себе свойства двух разных электронных компонентов. И это может быть очень полезно при создании квантовых вычислительных систем.