+79268855999
(Viber, WhatsApp, Telegram)

Российские ученые представили самый мощный в мире суперкомпьютер. 51 кубит


Под руководством русского ученого создан первый в мире 51-кубитный квантовый компьютер

Физики собрали и проверили устройство в работе

Группа ученых из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института под руководством Михаила Лукина, профессора физики из Гарварда и сооснователя Российского квантового центра, создала и успешно проверила программируемый квантовый компьютер на базе 51 кубита, став, таким образом, лидером среди участников квантовой гонки. Об этом сам Лукин сообщил, выступая с докладом на IV Международной конференции по квантовым технологиям в Москве (ICQT-2017) 14 июля.

«Множество научных групп сейчас пытаются создать универсальный квантовый компьютер, в эти проекты вкладывают средства многие правительства и корпорации. Вычислительные элементы таких компьютеров – кубиты – построены на основе квантовых объектов: ионов, охлажденных атомов или фотонов, способных находиться в суперпозиции нескольких состояний. Это позволяет квантовым компьютерам одновременно, за один такт, делать сразу множество вычислений. Квантовые компьютеры смогут справляться с задачами, для решения которых классическим компьютерам потребовались бы миллиарды лет. Например, с их помощью можно моделировать поведение сложных квантовых систем, и создавать новые материалы с уникальными свойствами. Возможности квантовых компьютеров зависят от числа кубитов. Уже несколько десятков кубитов могут дать такой выигрыш в вычислительной мощности, который недостижим для классических компьютеров. Сегодня квантовая лаборатория корпорации Google под руководством Джона Мартиниса планирует эксперименты на компьютере с 49 кубитами, IBM уже проводит эксперименты с 17-кубитным устройством. Создание 51-кубитного компьютера – гигантский шаг вперед в этой области».

Как сообщил Лукин, выступая на конференции ICQT, он и его коллеги использовали кубиты на основе холодных атомов, которые удерживались оптическими «пинцетами» - специальным образом организованными лазерными лучами. Большинство современных квантовых компьютеров основаны на использовании сверхпроводящих кубитов на основе контактов Джозефсона.

Лукину и его коллегам удалось решить с помощью своего квантового вычислителя задачу моделирования поведения квантовых систем из множества частиц, которая была практически нерешаема с помощью классических компьютеров. Более того, в результате им удалось предсказать несколько ранее неизвестных эффектов, которые затем были проверены с помощью обычных компьютеров. Полученные результаты были постфактум проверены на обычных компьютерах. Ученым удалось найти способ приближенных вычислений, которые помогли получить сходный результат на классическом компьютере.

В ближайшее время ученые намерены продолжить эксперименты с квантовым компьютером, возможно, они попытаются использовать эту систему для проверки алгоритмов квантовой оптимизации, которые позволяют превзойти существующие компьютеры, - сообщает пресс-служба компании Acronis.

www.ng.ru

Физики создали рекордно сложный 53-кубитный квантовый вычислитель

Атомы-кубиты в оптической ловушке

Hannes Bernien, et al. / Nature, 2017

В новом выпуске журнала Nature вышли сразу две статьи, посвященные рекордно масштабному моделированию квантовых систем с помощью 51- и 53-кубитных квантовых вычислителей. Физикам не только впервые удалось поддерживать в когерентном полностью управляемом состоянии такое большое число кубитов, но и напрямую исследовать многочастичные неравновесные состояния, недоступные для мощностей современных классических компьютеров. В частности, ученым удалось обнаружить необычайно стабильные переходные состояния, не описанные ранее. Подобные вычислители могут показать, как именно возникает сверхпроводимость или магнетизм в материалах. В будущем такие системы могут лечь в основу универсального программируемого квантового компьютера.

Первое исследование проведено под руководством Михаила Лукина, сооснователя Российского квантового центра и профессора в Гарвардском университете — 51-кубитный вычислитель построен на основе нейтральных атомов в оптической ловушке. Об этой работе мы уже сообщали ранее, но лишь сейчас статья прошла процедуру научного рецензирования и была опубликована. Второе исследование проведено в группе Кристофера Монро в Университете Мэриленда — 53-кубитная система основана на ионах в оптической ловушке.

Свойства и поведение квантовых систем, даже обычных магнитов, невероятно трудно моделировать с помощью классических компьютеров. Это связанно с тем, что квантовые системы одновременно находятся в огромном числе квантовых состояний — и это число быстро (экспоненциально) растет с увеличением количества частиц в системе (например, магнитных атомов). Чтобы успешно предсказывать квантовые явления физики разрабатывают специальные вычислители, в основе которых лежат кубиты — квантовые биты. Эти объекты играют роль квантовых частиц в исследуемой системе — вычислитель воспроизводит условия, в которых находится интересующая нас система и позволяет кубитам свободно эволюционировать в них, повторяя поведение системы. Другими словами, квантовые вычислители — аналоги реальных квантовых систем, будь то сверхпроводники или цепочки спинов в магнитных материалах.

На сегодняшний день существуют вычислители, в состав которых входят более сотни кубитов. Однако возможности контроля над индивидуальными состояниями этих кубитов ограничены — а значит с их помощью можно исследовать только определенный класс систем. Универсальные — в смысле контроля над кубитами — вычислители до сих пор были ограничены 20 кубитами. Новые работы резко увеличивают это число почти в 2,5 раза, что соответствует значительному приросту сложности моделируемых систем (добавление 30 кубитов увеличивает сложность в 230 раз).

Оба эксперимента построены по схожей схеме. Роль кубитов играют либо нейтральные атомы рубидия-87, либо ионы иттербия-171. На первом этапе атомы захватывают в оптическую ловушку, где они удерживаются в электромагнитном поле лазеров. Затем происходит подготовка состояния — частицы с помощью импульсов лазера переводят в нужное энергетическое состояние. Следом происходит «квантовая закалка». Резко изменяется внешняя среда (например, включается магнитное поле или дополнительный лазер), а ловушка отключается. Состояние вычислителя эволюционирует, после чего исследователи смотрят на результат эволюции.

Схема эксперимента в группе Михаила Лукина. Из-за ридберговской блокады возбужденные нейтральные атомы рубидия группируются, размер групп определяется частотой возбуждающего излучения

Hannes Bernien, et al. / Nature, 2017

В группе Михаила Лукина физики таким образом увидели образование ридберговских кристаллов. «Закалка» заключалась в том, что электроны атомов рубидия возбуждали на очень высокий энергетический уровень (70-й). В зависимости от частоты лазера, который возбуждает атомы, наблюдается так называемая ридберговская блокада — если один из атомов перешел в ридберговское состояние, то он мешает сделать то же самое своим ближайшим (или следующим за ближайшими) соседям. В результате в однородной цепочке образуются чередующиеся  группы, состоящие из одного, двух, трех или четырех ридберговских атомов.

Ученые детально наблюдали то, как происходит переход в такое «кристаллическое» состояние. В цепочке атомов возникают границы кристаллических участков — доменные стенки, на которых нарушается «правильное чередование» групп ридберговских атомов. Оказывается, что упорядочение в одномерном кристалле достигается гораздо медленнее, чем того можно ожидать из простых моделей:  система долгое время «колеблется» между несколькими состояниями.

Группа Кристофера Монро исследовала другое известное явление — перемагничивание цепочки из магнитных моментов. Материалы, такие как магнетит, обладают магнитными свойствами благодаря особым свойствам атомов. Некоторые из них могут вести себя как маленькие магниты, благодаря важному (и, в основном, квантовому) свойству электронов — спину. Если все спины в материале направлены в одну и ту же сторону, то и весь материал тоже ведет себя как магнит — такое состояние называется ферромагнитным упорядочением.

Схема эксперимента группы Кристофера Монро. Спины ионов упорядочивают, затем включают перпендикулярное магнитное поле. Оно вынуждает спины поворачиваться и прецессировать (крутиться вокруг оси, описывая конус). Затем происходит измерение

J. Zhang et al. / Nature, 2017

Ученые создали цепочку из таких сонаправленных спинов, роль которых играли ионы иттербия. Затем в вычислителе включили поперечное магнитное поле и позволили ионам свободно эволюционировать. Магнитное поле вынуждает спины поворачиваться на 90 градусов, а взаимодействие между соседними ионами наоборот — сохраняет направление спинов.

Когда магнитное поле было слабо, направления спинов начинали вращаться вокруг первоначального направления намагничивания. С увеличением поля вращение становилось все сильнее, а в некоторый момент цепочка меняла направление спинов на перпендикулярное — сонаправленное с полем, что и увидели в деталях физики.

Яркие точки — ионы иттербия в состоянии, когда спин направлен вверх. Когда ион иттербия не видно на изображении (после включения магнитного поля), его проекция спина направлен в противоположенную сторону

J. Zhang et al. / Nature, 2017

Важное отличие эксперимента группы Монро в том, что кубиты в цепочке гораздо сильнее взаимодействовали друг с другом, чем нейтральные атомы — силы электростатического отталкивания гораздо сильнее, чем ван-дер-ваальсовы. Благодаря этому в таком вычислителе большую роль играли эффекты дальнего порядка (взаимодействие ионов не только с ближайшими соседями, но и с удаленными кубитами).

Кристофер Монро отмечает, что на базе ионов в оптической ловушке уже были созданы программируемые универсальные квантовые компьютеры — правда, те включали в себя всего пять кубитов. Новую работу можно использовать для создания более сложных устройств. По прогнозам ученых, программируемый универсальный квантовый компьютер, в состав которого входит 50 кубитов и более, достигнет «квантового превосходства» — сможет решать задачи, заведомо недоступные для вычисления на современных суперкомпьютерах. К этим задачам относится как факторизация чисел — разложение их на простые множители, так и различные оптимизационные задачи.

Стоит заметить, что моделирование, проделанное группами Монро и Лукина, уже относится к задачам, которые невозможно точно решить с помощью современных компьютеров — памяти суперкомпьютеров не хватит просто для хранения всех возможных состояний этих квантовых систем.

Владимир Королёв

nplus1.ru

Пятьдесят кубитов и еще один

В пятницу утром, 14 июля, на Международной конференции по квантовым технологиям Михаил Лукин — сооснователь Российского квантового центра и профессор в Гарвардском университете — рассказал о создании его научной группой полностью программируемого 51-кубитного квантового вычислителя. На первый взгляд, такой результат можно назвать внезапным прорывом в этой области — такие гиганты, как Google и IBM, только подбираются к рубежу 50 кубитов в квантовом компьютере. Буквально вчера на сервере препринтов arXiv.org появилось подробное описание эксперимента. Редакция N + 1 решила разобраться в том, что же все-таки произошло и чего ждать от нового квантового компьютера.

Коротко о квантовых компьютерах — универсальных и неуниверсальных

О квантовых компьютерах мы уже неоднократно писали — это вычислительные устройства, которые используют запутанность, суперпозицию состояний, туннелирование и другие необычные квантовые эффекты для выполнения полезных вычислений. Это помогает гораздо быстрее справляться с такими задачами, в которых надо использовать перебор вариантов, — например, задачи оптимизации. Одновременно с этим квантовые компьютеры позволяют эффективно моделировать квантовые системы — по сути, любое вычисление на квантовом компьютере и есть моделирование системы квантовых объектов. С этим связаны большие надежды химиков-теоретиков: ожидается, что такие системы легко могут вычислять колебательные спектры и другие свойства молекул, упростят дизайн лекарств.

Главный элемент квантового компьютера — кубит, объект, который способен находиться сразу в двух состояниях одновременно. Причем при измерении этого кубита будет с некоторой вероятностью выпадать одно из состояний. Например, в 25 процентах случаев — «ноль», в 75 процентах случаев — «единица». В кубитах на основе сверхпроводящих колец суперпозиция достигается тем, что ток одновременно движется и по, и против часовой стрелки. В устройствах на основе холодных атомов кубиты находятся сразу в двух различных электронных состояниях. Запутанность кубитов определяется тем, ведут ли они себя как единая система, или же могут разбиваться на отдельные независимые состояния.

Операции в квантовых компьютерах — и, более широко, квантовых вычислителях — это изменения состояния (суперпозиции состояний) одного или сразу нескольких кубитов, которая протекает по определенным правилам. Возьмем к примеру, операцию (или, точнее, логический вентиль) управляемого «НЕ» (CNOT). В установке с холодными атомами он реализуется последовательностью лазерных импульсов. Она меняет местами вероятности «нуля» и «единицы» в первом кубите, если второй оказывается «единицей», и оставляет их неизменными, если второй — «ноль». Если управляющий кубит находится в суперпозиции состояний, то CNOT запутывает состояния обоих кубитов.

Универсальные квантовые компьютеры отличаются от неуниверсальных тем, что они могут выполнять любые логические вентили, например, разбивая их на последовательность нескольких основных. Соответственно, универсальные квантовые компьютеры способны исполнять любые квантовые алгоритмы, состоящие из последовательного применения вентилей — сюда входят известные алгоритмы Шора (разложение на простые множители) и Дойча (проверка постоянности неизвестной функции). Неуниверсальные квантовые вычислители ограничены более узким спектром алгоритмов. Например, компьютеры D-wave выполняют только одну операцию — квантовый отжиг.

На что похож 51-кубитный компьютер?

Разберемся с системой, созданной физиками в новой работе. Роль кубитов в ней играют холодные атомы рубидия, захваченные в оптическую ловушку. Сама ловушка представляет собой массив из 101 оптического пинцета (сфокусированного лазерного луча). Атом удерживается пинцетом в равновесном положении за счет градиента электрического поля — он притягивается к области с максимальной напряженностью электрического поля, которая находится в точке фокуса пинцета. Так как все пинцеты выстроены в ряд, все атомы-кубиты компьютера также выстроен в цепочку.

«Ноль» для каждого из атомов рубидия — его основное, невозбужденное состояние. «Единица» — специально подготовленное ридберговское состояние. Это такое возбужденное состояние, в котором внешний электрон рубидия оказывается очень далеко от ядра (на 50-й, 100-й, 1000-й орбитали), но по-прежнему остается с ним связан. Из-за большого радиуса ридберговские атомы начинают взаимодействовать (отталкиваться) на гораздо больших расстояниях, чем обычные. Это отталкивание и позволяет превратить ряд из 51 атома рубидия в цепочку сильно взаимодействующих частиц.

Для управления состояниями кубитов используется отдельная система лазеров, способная возбуждать их в ридберговское состояние. Главная и важнейшая особенность нового вычислителя — возможность напрямую адресоваться к каждому из 51 кубита. Существуют и более сложные ансамбли атомов, в которых наблюдаются запутанные квантовые состояния (недавно мы рассказывали о 16 миллионах атомов, запутанных взаимодействием с одним фотоном), а квантовое моделирование выполняли и на более чем сотне холодных атомов. Но во всех этих случаях у ученых не было возможности точно контролировать систему. Именно поэтому новая система называется полностью программируемым квантовым компьютером.

Что может «посчитать» новый компьютер?

Каждое вычисление на квантовом компьютере — в некотором смысле моделирование реальной квантовой системы. Основная часть новой работы посвящена моделированию хорошо известной квантовой системы — модели Изинга. Она описывает цепочку (в данном случае) частиц с ненулевыми спинами (магнитными моментами), взаимодействующих со своими соседями. Модель Изинга часто привлекают для описания магнетизма и магнитных переходов в твердых телах.

Эксперимент был построен следующим образом. Сначала частицы охлаждали и захватывали в оптические пинцеты. Это вероятностный процесс, поэтому поначалу массив частиц был хаотичным. Затем с помощью последовательности измерений и корректировок создавался бездефектный массив из более чем 50 холодных атомов в основном невозбужденном состоянии. На следующем этапе оптические пинцеты отключали и одновременно с этим включали систему, возбуждавшую атомы в ридберговское состояние. Некоторое время система эволюционировала под действием ван-дер-ваальсовых сил — атомы занимали наиболее «удобные» для них позиции, после чего пинцеты снова включали и изучали результат эволюции.

В зависимости от того, как близко располагались холодные атомы до возбуждающего импульса, физики наблюдали разные результаты эволюции. Это связано с тем, что ридберговские атомы способны подавлять возбуждение соседей до ридберговских состояний (из-за сильного отталкивания). Ученые наблюдали системы, в которых атомы после эволюции оказывались упорядочены так, что между каждой парой соседних ридберговских атомов был строго один, строго два или строго три обычных.

Интересно, что образование очень упорядоченных структур после свободной эволюции происходило с очень большой вероятностью — даже в случае массива из 51 холодного атома.

Чтобы посмотреть, как происходит процесс эволюции, ученые включали пинцеты и «фотографировали» систему в разные моменты времени. Оказалось, что в некоторых случаях эволюция к состоянию равновесия происходила очень медленно: система долгое время колебалась между несколькими состояниями. Этот результат можно подтвердить грубым классическим моделированием, вовлекая в анализ взаимодействия между соседними и следующими за соседними атомами.

Полезно ли это?

Это один из тех случаев, когда квантовое моделирование предсказывает реальный новый эффект. Стоит заметить, что точно смоделировать систему из 51 холодного атома с помощью классического компьютера невозможно. Чтобы только описать все возможные ее состояния потребуется 251 бита оперативной памяти (около петабайта). Подтвердить этот эффект удалось лишь грубым моделированием на классическом компьютере.

Интересно, что ровно обратная ситуация возникает при квантово-химических расчетах — классические компьютеры дают лишь приблизительную оценку свойств для сложных систем, затрачивая на это огромные вычислительные ресурсы. В то же время прямой анализ этих, безусловно, квантовых систем дает точный результат.

А для чего еще он пригодится?

В конце препринта авторы традиционно приводят список областей, в которых может быть полезна новая разработка. Можно перечислить некоторые из них: создание суперпозиций, состоящих из большого количества частиц, исследование топологических состояний в спиновых системах. Физики отдельно отмечают, что алгоритм хорошо подходит для решения задач оптимизации систем, размеры которых заведомо превышают предел досягаемости обычных компьютеров. Эти задачи включают в себя моделирование химических реакций и обучение квантовых нейросетей.

Можно ли считать новый компьютер универсальным? Достиг ли он квантового превосходства?

Созданная Михаилом Лукиным и его коллегами система работает сейчас как квантовый симулятор — она моделирует системы, подобные самой себе. Однако стоит заметить, что на отдельных парах ридберговских атомов физикам уже удавалось создавать логические CNOT-вентили, используемые для создания запутанности. Поэтому можно говорить о том, что в новой системе можно реализовать некоторые простейшие алгоритмы (к примеру, алгоритм Дойча, или алгоритм Шора для очень маленьких чисел). Однако на данном этапе эти алгоритмы не будут полезными.

В некотором смысле новое устройство уже сейчас способно решать задачи, недоступные для классических компьютеров — его невозможно точно смоделировать обычными компьютерами. Но говорить о полезном квантовом превосходстве, которое уже сейчас пригодится в прикладных задачах, еще рано. Многие ученые отмечают, что гонка за квантовым превосходством сейчас не несет в себе ничего полезного с точки зрения прикладных вычислительных задач.

Стоит заметить, что эксперименты с атомами в оптических решетках уже несколько лет назад превзошли предел досягаемости точного моделирования классическими компьютерами. В них используются десятки связанных между собой частиц. Например, с их помощью моделируют квантовые кооперативные явления, родственные сверхтекучести и сверхпроводимости. Является ли это квантовым превосходством?

Автор: Владимир Королёв

www.nanonewsnet.ru

Российские ученые представили самый мощный в мире суперкомпьютер

Российские ученые представили разработку, которая, по их словам, должна кардинально изменить жизнь человечества. Созданием квантовых компьютеров, способных работать в миллионы раз быстрее современных операционных систем, занимаются крупнейшие технологические корпорации мира. Но они уже признали победу коллег.

Это казалось фантастикой еще вчера — квантовые компьютеры, способные обогнать все существующие устройства. Они настолько мощные, что могут или открыть человечеству новые горизонты, или обрушить все системы безопасности, потому что смогут взломать их.

«Квантовый компьютер функционирующий, он гораздо страшнее атомный бомбы», — считает генеральный директор компании Acronis, сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов.

В разработку вкладываются крупнейшие корпорации: Google, IBM, Microsoft, Alibaba. Но сегодня в центре внимания — Михаил Лукин, физик из Гарварда и один из основателей Российского квантового центра. Его команде удалось создать самый мощный на данный момент квантовый компьютер.

«Это одна из самых больших квантовых систем, которые были созданы. Мы входим в тот режим, где уже классические компьютеры не могут справится с вычислениями. Делаем маленькие открытия уже, увидели новые эффекты, которые не ожидались теоретически, которые мы сейчас можем, мы пытаемся понять, мы даже до конца их не понимаем», — рассказывает профессор Гарвардского университета, сооснователь Российского квантового центра Михаил Лукин.

Все — из-за мощности таких устройств. Расчеты, которые на сегодняшнем суперкомпьютере займут тысячи лет, квантовый может сделать в один миг.

Как это работает? В обычных компьютерах информация и вычисления — это биты. Каждый бит — либо ноль, либо единица. Но квантовые компьютеры основаны на кубитах, а они могут находиться в состоянии суперпозиции, когда каждый кубит - одновременно и ноль, и единица. И если для какого-нибудь расчета обычным компьютерам нужно, грубо говоря, выстроить последовательности, то квантовые вычисления происходят параллельно, в одно мгновение. В компьютере Михаила Лукина таких кубитов — 51.

«Во-первых, он сделал систему, в которой больше всего кубитов. На всякий случай. На данный момент, я думаю, это больше чем в два раза больше кубитов, чем у кого-либо другого. И он специально сделал 51 кубит, а не 49, потому что Google все время говорил, что сделает 49», — объясняет гендиректор компании Acronis, сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов.

Создание самого мощного квантового компьютера пророчили ему. Джон Мартинес — руководитель крупнейшей в мире квантовой лаборатории корпорации Google. И свой 49-кубитный компьютер он планировал закончить только через несколько месяцев.

«22 кубита — это максимум, что мы смогли сделать, мы использовали все свое волшебство и профессионализм», — рассказывает он.

Мартинес и Лукин выступили на одной сцене — в Москве, на Четвертой международной квантовой конференции. Впрочем, соперниками ученые себя не считают.

«Неправильно думать об этом, как о гонке. Настоящая гонка у нас с природой. Потому что это действительно сложно — создать квантовый компьютер. И это просто захватывающе, что кому-то удалось создать систему с таким большим количеством кубитов», — говорит глава лаборатории «Квантовый искусственный интеллект» компании Google Джон Мартинес.

Но для чего нам понадобятся квантовые компьютеры? Даже сами их создатели не знают наверняка. С их помощью могут быть разработаны совершенно новые материалы, сотни открытий в физике и химии. Квантовые компьютеры — пожалуй, единственное, что может приоткрыть тайну человеческого мозга и искусственного интеллекта.

«Когда совершается научное открытие, его создатели не представляют всю мощь, которую оно принесет. Когда придуман был транзистор, то никто не представлял, что на этом транзисторе построятся компьютеры», — говорит директор Российского квантового центра Руслан Юнусов.

Один из первых компьютеров был создан в 40-х годах ХХ века и весил 27 тонн. Если сравнить с современными устройствами, то обычный смартфон по мощности — это как 20 000 таких машин. И это за 70 лет прогресса. Но если наступит эра квантовых компьютеров, уже наши потомки будут удивляться, как вообще пользоваться этим антиквариатом.

www.1tv.ru

IBM построила 50-кубитный квантовый компьютер

IBM

Корпорация IBM объявила о создании прототипа 50-кубитного квантового компьютера. Об этом на саммите Института инженеров электротехники и электроники (IEEE Industry Summit on the Future of Computing) сообщил исполнительный директор IBM Дарио Гил (Dario Gil), подробнее о разработке можно прочитать в пресс-релизе компании.

Квантовые компьютеры отличаются от классических тем, что используют для вычислений особый тип битов — кубиты, которые могут одновременно находиться в нескольких состояниях. Это позволяет разрабатывать более эффективные алгоритмы вычислений (например, гораздо быстрее раскладывать числа на простые множители), причем эффективность квантового компьютера тем больше, чем больше кубитов в него входит. Некоторые ученые считают, что для обеспечения превосходства квантового компьютера над обычным достаточно уже 50 кубитов. К этому пределу сейчас подбираются исследователи из различных групп.

Например, в июле этого года группа ученых под руководством Михаила Лукина, сооснователя Российского квантового центра и профессора Гарварда, сообщила о создании квантового компьютера, оперирующего 51 кубитом на холодных атомах рубидия. Тогда исследователи не только показали, что их компьютер работает, но и предсказали новый эффект в модели Изинга. Мы кратко сообщали об этом событии, более подробно о нем можно прочитать в нашем материале «Пятьдесят кубитов и еще один». Также о планах построить 49-кубитный компьютер заявляла группа ученых из Google под руководством Джона Мартиниса.

Криостат IBM, подключенный к 50-кубитной системе

IBM

Теперь о создании 50-кубитного квантового компьютера сообщила и IBM. Впрочем, подробной информации о своей разработке они не раскрывают. Известно только то, что в этом компьютере 50 сверхпроводниковых кубитов и что время когерентности системы (грубо говоря, время, в течение которого можно производить вычисления) достигло 90 микросекунд, что почти в два раза больше, чем у предыдущей модели. Тем не менее, пока сложно сказать, превосходит ли созданная ими система классические вычислители или разработку группы Лукина.

Схема архитектуры 50-кубитного компьютера IBM

IBM

Также IBM представила 20-кубитную систему IBM Q с облачным доступом. Это улучшение уже существующей системы с процессорами из пяти и шестнадцати кубитов, доступ к которым был запущен весной 2016 года. На этих системах успело поработать уже более 60 тысяч пользователей, которые поставили около 1,7 миллионов экспериментов.

Подробно прочитать о том, что такое квантовые компьютеры и чем они полезны, вы можете в нашем материале Квантовая азбука: «Компьютер». А о том, как ученые исправляют ошибки, возникающие при вычислениях на квантовых компьютерах — в недавней новости.

Дмитрий Трунин

nplus1.ru

Клуб интеллектуалов Newsland – комментарии, дискуссии и обсуждения новости.

В ходе Международной квантовой конференции в Москве российский учёный Михаил Лукин представил самый мощный на сегодняшний день 51-кубитный квантовый компьютер. Число 51 было выбрано не случайно: Google уже долгое время работает над 49-кубитным квантовым компьютером, а потому обойти конкурента было для Лукина, как для азартного учёного, делом принципа.

«Квантовый компьютер функционирующий, он гораздо страшнее атомной бомбы, — отмечает сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов. — Он (Михаил Лукин) сделал систему, в которой больше всего кубитов. На всякий случай. На данный момент, я думаю, это более чем в два раза больше кубитов, чем у кого-либо другого. И он специально сделал 51 кубит, а не 49. Потому что Google всё время говорили, что сделают 49».

Впрочем, сам Лукин и руководитель квантовой лаборатории Google Джон Мартинес конкурентами или соперниками себя не считают. Учёные убеждены, что их главным соперником является природа, а основной целью — развитие технологий и их внедрение для продвижения человечества на новый виток развития.

«Неправильно думать об этом, как о гонке, — справедливо считает Джон Мартинес. — Настоящая гонка у нас с природой. Потому что это действительно сложно — создать квантовый компьютер. И это просто захватывающе, что кому-то удалось создать систему с таким большим количеством кубитов. Пока 22 кубита — это максимум, что мы могли сделать. Хоть мы и использовали всё своё волшебство и профессионализм».

Сами же кубиты, в количестве которых так неистово «соревнуются» учёные, — это вычислительный юнит, который одновременно представляет собой и ноль, и единицу, в то время как привычный бит — это либо одно, либо другое. Современные суперкомпьютеры выстраивают последовательности, а квантовые компьютеры, в свою очередь, проводят вычисления параллельно, в одно мгновение. Благодаря такому подходу вычисления, на которые сегодняшним суперкомпьютерам понадобятся тысячи лет, квантовый компьютер может осуществить моментально.

«Это одна из самых больших квантовых систем, которые были созданы, — рассказывает Михаил Лукин, профессор Гарвардского университета и сооснователь Российского квантового центра. — Мы входим в тот режим, где уже классические компьютеры не могут справиться с вычислениями. Делаем маленькие открытия, увидели новые эффекты, которые не ожидались теоретически, которые мы сейчас можем, мы пытаемся понять, но до конца не понимаем».

Пока даже создатели мощнейших квантовых компьютеров не могут сказать наверняка, зачем человечеству понадобятся настолько мощные вычислительные машины. Возможно, с их помощью будут разработаны принципиально новые материалы. Могут быть совершены новые открытия на ниве физики или химии. Или, возможно, квантовые компьютеры помогут, наконец, полностью понять природу человеческого мозга и сознания.

«Когда совершается научное открытие, его создатели не представляют всю мощь, которую оно принесёт, — полагает Руслан Юнусов, директор Российского квантового центра. — Здесь можно привести пример транзистора. Когда придуман был транзистор, то никто не представлял, что на этом транзисторе построятся компьютеры. А когда построили компьютеры, никто не представлял, как сильно изменится жизнь».

 

 

newsland.com

Квантовый Компьютер (Миф или Реальность) 51 кубит Что Это

Работа квантового компьютера

Добрый день, друзья. У многих людей до сих пор существует стереотип, что в области компьютерных технологий наша страна в среде отстающих. Компьютеры и их комплектующие создаются на западе, а производятся в Китае и Таиланде. Но, это, мягко выражаясь – не совсем так.

Ученые по компьютерным технологиям из России предъявили всему миру своё новое детище. Данное изобретение в области компьютерных технологий должно перевернуть весь мир. А именно – квантовый компьютер. Этот ПК вычисляет в 1000000-ны раз быстрее, чем те ПК, которые находятся в крупнейших компьютерных корпорациях Земли. То, что наши ученые победители, приняли как факт иностранные коллеги.

Квантовик многим казался невозможным буквально еще год назад. Он настолько скоростной, что может перегнать все ПК, созданные в наше время. Его мощность такова, что она способна показать людям невероятные возможности, и разрушить большую часть систем безопасности, т.к. без особого труда взломает любую операционную систему.

Как заявил Сергей Белоусов, ген. директор Acronis, он же создатель квантового центра России – «Когда подобный компьютер начинает работать, он становится более опасным, чем атомная бомба.». Я с ним полностью согласен, люди ещё на знают всех возможностей подобного ПК.

Когда о том, что в России создаётся компьютер на основе кубитов, в данные проект России начали вкладываться такие гиганты, как Microsoft, Гугл, IBM, и крупнейший интернет магазин Алибаба. Сделать же квантовик смог профессор Михаил Лукин, который до этого работал в Гарварде, и ещё один человек из Квантового центра. Именно их команда и сделала мощнейший на сегодняшний день компьютер.

«Мы сделали самую скоростную систему на основе квантов из тех, которые были до этого. Наша команда вошла в тот этап, с которым обычные ЭВМ не в состоянии справиться. Сейчас, мы создаём небольшие открытия, и уже успели заметить детали, о возможности которых не подозревали даже в теории. Данные открытия даже мы не полностью понимаем», — говорит М. Лукин.

Разумеется, все из-за возможностей подобных компьютеров. Вычисления, которые обычный компьютер будет делать несколько тысяч лет, квантовик сделает за долю секунды.

Квантовый компьютер что это такое

Каков принцип работы подобного ЭВМ? Вкратце – простой компьютер создаёт свои вычисления за счет битов. Бит может быть или нулём, или единицей. Нули с единицами выстраиваются в определённую позицию и создают цифры или другие знаки. Это чем-то похоже на азбуку Морзе. Суть — да или нет. Точка — тире.

В квантовиках же принцип совершенно другой. Тут работают не биты, а кубиты. Подобные кубиты находятся в суперпозиции, т.е., кубит может в одно и тоже время быть и нулём, и единицей. Простые компьютеры выстраивают позиции, квантовики же вычисляют параллельно. За доли секунды. В Российском компьютере 51 кубит.

Попробую объяснить более понятно. Представьте, что в кинотеатре идёт интересный фильм. Вы сидите дома, и сами не можете понять, хотите вы увидеть этот фильм, или нет. То есть, в вас сразу присутствует и единица, и нуль. Но вот, вам позвонил ваш друг и предложил сходить на этот фильм. Вот теперь вы точно знаете, что желаете сходить на этот фильм. Другими словами, у вас теперь единица. Что-то похожее происходит и в системе, построенной на кубитах.

Что создал Лукин

Профессор со своей командой создали ОС, которая на данный момент имеет больше кубитов, чем в Американском аналоге. У американцев их пока 22. Как заявил С. Белоусов: — «Мы создали 51 кубит с запасом, чтобы наш компьютер оставался первым, так как представитель Гугл заявлял, что создаст ЭВМ, у которого будет 49 кубит».

Многие ученые верили, что самый скоростной ПК создаст Джон Мартинес. Он руководит одной из крупнейших на Земле квантовых лабораторий от Гугла. Воплотить в жизнь квантовый компьютер с 49 кубитами он собирался буквально месяца через три — четыре.

«Сейчас, в нашем компьютере имеется 22 кубита. Чтобы создать подобный компьютер, мы применили весь свой талант и профессиональный уровень.» — заявил Мартинес.

Джон и Михаил выступали в одном зале в Москве, на 4-й всемирной конференции по квантовым ПК. Однако, соперниками оба выдающихся изобретателя себя не считают. «Неверно пологать, что у нас с Россией гонка – заявил Мартинес – мы соперничаем с законами физики, так как, это очень трудно, воплотить в жизнь кубитный компьютер. Я в восторге, что кто-то сделал компьютер, у которого 51 кубит.» — заявил Мартинес.

Зачем нужны квантовые ЭВМ

На этот вопрос затрудняются ответить даже их изобретатели. Благодаря таким компьютерам, можно создать невероятные вещества, с новыми свойствами. Также, подобные компьютеры помогут открыть различные открытия в химии с физикой. Квантовик ближе прочих компьютеров к искусственному интеллекту.

Что это нам даст? Настанет эра будущего, появятся роботы, как в фантастических фильмах? Кто знает, вполне возможно. Но пока, создание такого компьютера, очень сложно и эра роботов откладывается на неопределённый срок, только вот на какой? А вы что думаете по поводу квантовых компьютеров, мои дорогие читатели? Наступит эра роботов в ближайшее время, или нет? И что нам дадут компьютеры на основе кубитов? Просьба поделиться в комментариях!

С уважением    Андрей Зимин                 09.12.2017 г.

 

 

 

info-kibersant.ru