Сколько стоит квантовый компьютер

Битва технологий: сможет ли квантовый компьютер заменить ПК

Битва технологий: сможет ли квантовый компьютер заменить ПК

МОСКВА, 12 сен — РИА Новости. Немногие области науки могут похвастаться наличием таких жарких споров, как квантовая информатика. Одни ученые активно занимаются исследованиями и предлагают новые решения, другие упорно пытаются найти недостатки, доказав невозможность существования универсальных квантовых компьютеров. Недостаток современных ПК очевиден — рано или поздно будет достигнут минимально возможный размер классического транзистора, и на этом прогресс остановится.

Основа таких компьютеров — бит, объект, который может находиться в двух взаимоисключающих состояниях: либо «0», либо «1». Бит может изменяться в зависимости от напряжения полупроводникового транзистора: если оно больше некоторого значения, то состояние бита — логическая «1», а если меньше, то логический «0». Память компьютера представляет собой массив битов, а все вычисления — определенные операции, изменяющие состояния битов.

Квантовый компьютер использует принципиально иной метод расчетов на основе кубитов. В отличие от битов, они могут находиться в двух логических состояниях одновременно.

Такое состояние квантовой системы называется суперпозицией.

Вычислительная мощность квантовых компьютеров вырастает относительно классической транзисторной схемы за счет реализации большего числа операций в единицу времени.

Существует много вариантов технической основы для создания кубитов. Первый вариант — микроскопические сверхпроводящие кольца, в котором логическое состояние зависит от направления тока по кольцу (ток в такой системе может одновременно течь как по часовой стрелке, так и против). Второй вариант — атомы, охлажденные до температуры в несколько кельвин («0» и «1» — это разные энергетические состояния атомов). Третий — ловушки на ионах.

Количество кубитов — это только одна характеристика квантового компьютера. Есть еще много других параметров: как долго могут существовать кубиты, насколько легко ими управлять, воспроизводятся ли результаты вычислений, можно ли масштабировать систему до больших размеров?

Компьютер в Гарварде из 51 кубита способен решать только одну задачу — изучение определенных явлений в квантовой многочастичной модели. Для решения другой задачи придется существенно модифицировать его. Максимальное число кубитов, из которого сделан репрограммируемый квантовый компьютер, способный решать разные задачи, пока равно 16. Создавшая его компания IBM заявила, что компьютер уже использовался для проведения 300 000 экспериментов с квантовыми вычислениями ее пользователями при помощи облачных сервисов.

Итак, прогнозы скептиков, считающих, что квантовый компьютер не сможет работать вообще, не сбылись. Конечно, существующие системы пока не являются универсальными, то есть способными решать любую задачу и демонстрировать в ряде задач ускорение, которое недоступно классическим компьютерам, благодаря квантовым эффектам.

При существовании двух (или нескольких) кубитов, находящихся в одинаковых квантовых состояниях, вероятность потери бита информации стремится к нулю. Однако в противном случае, при разных квантовых состояниях, между ними происходит взаимодействие, приводящее к потере одного бита. Очень сложно создать большую квантовую систему, элементы которой будут достаточно хорошо взаимодействовать между собой и при этом будут достаточно хорошо защищены от окружения, которое может разрушить суперпозицию кубитов.

Исследователи признают, что на данный момент квантовый компьютер не подходит для рядового пользователя. Да и оправдана ли будет цена квантовых компьютеров для домашнего пользования? Нужна ли будет его вычислительная мощность для просмотра фильмов и поддержки интернета?

Наверняка квантовые компьютеры заменят нынешние суперкомпьютеры в исследовательских лабораториях, станут незаменимыми для моделирования сложнейших физических процессов. Но станут ли они заменой ПК у нас дома и оправдана ли будет эта замена? Можно предположить, что у нас в домах будут стоять гибриды квантовых и классических компьютеров, но как это будет точно, сейчас сказать не может никто.

«Я полагаю, что создание квантового компьютера разделит историю человечества на две эпохи: до и после. Кстати, у России есть возможность составить достойную конкуренцию самым технологически развитым странам в квантовой гонке. Возможности квантового компьютера не только приведут к колоссальному технологическому скачку, но и дадут ответы на фундаментальные вопросы. Так что это на самом деле технология будущего. И приближается оно быстрее, чем кажется», — комментирует научный сотрудник Российского квантового центра Алексей Федоров.

Ваш комментарий будет проверен модератором

на предмет соответствия Правилам.

Ваш комментарий будет проверен модератором

на предмет соответствия Правилам.

Ваш комментарий будет проверен модератором

на предмет соответствия Правилам.

Версия 5.1.11 beta. Чтобы связаться с редакцией или сообщить обо всех замеченных ошибках, воспользуйтесь формой обратной связи.

© 2018 МИА «Россия сегодня»

Сетевое издание РИА Новости зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 08 апреля 2014 года. Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-57640

Учредитель: Федеральное государственное унитарное предприятие «Международное информационное агентство «Россия сегодня» (МИА «Россия сегодня»).

Главный редактор: Анисимов А.С.

Адрес электронной почты Редакции: internet-group@rian.ru

Телефон Редакции: 7 (495) 645-6601

Настоящий ресурс содержит материалы 18+

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Впервые квантовый компьютер продан клиенту

Самое странное во всей этой истории — у научного сообщества до сих пор нет полной уверенности, что обсуждаемый квантовый компьютер работает. Но и в компетенции покупателя вроде бы сомневаться не приходится.

Канадская компания D-Wave Systems ещё в 2007 году удивившая мир первым коммерческим квантовым компьютером (на 16 квантовых битов), в конце мая 2011 года заявила о своего рода эпохальном событии. Впервые в истории клиенту был продан квантовый компьютер.

По информации Technology Review, цена составила $10 миллионов. В многолетний контракт включена стоимость не только самой вычислительной машины, но и её обслуживание и связанные с ним услуги.

Покупателем устройства выступила знаменитая компания Lockheed Martin. Она намерена с его помощью создать некую «киберфизическую систему», которая интегрирует программное обеспечение с датчиками окружающей среды, — повествует Nature.

Technology Review уточняет: речь идёт о проверке сложного комплекса софта и оборудования на наличие ошибок, что существенно сократит сроки и стоимость разработки.

Перед покупкой Lockheed Martin потратила год на изучение канадской квантовой системы. Причём это уже не скромный лабораторный образец четырёхлетней давности, а законченный продукт под ключ — 128-кубитный монстр под названием D-Wave One. («Да, вы можете получить один!» — обыгрывает компания-разработчик название машины.)

Как и предшествующие разработки D-Wave, эта машина основана на сверхпроводящих кубитах (физически это петли из сплава ниобия). Магнитные поля манипулируют энергетическим состоянием кубитов. А так как их когорта находится в состоянии квантовой суперпозиции, она может одновременно вести поиск во множестве энергетических состояний, представляющих различные решения задачи.

По словам Роуза, эффективность квантового компьютера уже проверена — он распознавал отдельные объекты на фотографиях на 9% процентов точнее, чем классическая машина. Роуз прогнозирует, что разрыв будет быстро расти по мере отлаживания квантовой системы и софта, помогающего ей действовать (фото D-Wave Systems).

Ранее некоторые учёные высказывали сомнения в том, что показанные D-Wave системы действительно работают по законам квантовой механики, а не старой доброй классической физики. В сочетании с нежеланием канадцев раскрывать детали устройства и работы своего квантового компьютера это породило большой скепсис в научном сообществе.

Не рассеялся полностью он и теперь. Скотт Ааронсон (Scott Aaronson), эксперт по компьютерам из Массачусетского технологического института (MIT), говорит: «Только то, что флагманская компания купила систему, не означает, что она работает».

И это несмотря на то что 11 мая нынешнего года большая группа учёных, в том числе представители D-Wave, опубликовала в Nature статью, объясняющую некоторые аспекты принятого канадцами подхода к построению квантового процессора на примере системы из 8 кубитов (в D-Wave One объединено 16 таких ячеек) и особенно — к организации на нём определённого класса вычислений.

По мнению Ааронсона, новая работа — лишь один шаг к подтверждению претензий канадцев. «Существует огромный разрыв между демонстрацией какого-то квантового эффекта в восьми кубитах, что они сделали, и заявлением, что у них есть 128-кубитный чип, который может выполнять вычислительно интересные задачи быстрее, чем обычный компьютер», — пояснил свою позицию американский учёный.

А исполнительный директор D-Wave Systems Верн Браунелл (Vern Brownell) невозмутимо говорит о контракте с Lockheed Martin: «Наши совместные силы обеспечат возможности для инноваций, необходимых для решения важных вычислительных проблем сегодня и завтра. Наши отношения позволят нам значительно продвинуть потенциал квантовых вычислений».

Новости высоких технологий

В продажу поступил новый квантовый компьютер за 15 миллионов долларов

Канадская компания D-Wave считается одним из первопроходцев в области производства коммерчески доступных квантовых компьютеров. Выпуск первых моделей состоялся ещё в 2007 году. Тогда это был 16-кубитный и 28-кубитный компьютер Orion. В мае 2011 года в продажу поступила модель D-Wave One с 128-битным чипом, а затем и D-Wave Two с 512-кубитным чипом. На этом D-Wave решила на останавливаться. В продажу поступает компьютер D-Wave 2000Q с процессором на 2000 кубит по цене 15 000 000 долларов.

Если вы думаете, что такая машина окажется невостребованной, то вы заблуждаетесь. За новой моделью квантового компьютера постепенно выстраивается очередь из покупателей. И это даже несмотря на то, что многие ведущие мировые учёные не до конца уверены в целесообразности приобретения столь дорогой техники. Первым обладателем нового компьютера станет компания Temporal Defence Systems, занимающаяся компьютерной безопасностью. Руководство компании уверено, что квантовый компьютер позволит максимально оперативно решать наиболее комплексные проблемы, встающие перед специалистами по безопасности. Компьютером также заинтересовались учёные, разрабатывающие роверы для исследования других планет.

Сравнить производительность квантового компьютера с работой традиционного – дело непростое. Где-то он выигрывает в скорости вычислений, причём иногда в десятки тысяч раз, особенно при использовании адаптированных для него алгоритмов, а где-то проигрывает. Производители D-Wave 2000Q утверждают, что их новое детище особенно преуспевает в машинном обучении. В любом случае программное обеспечение необходимо тщательно адаптировать для работы на квантовом компьютере, что может отнять у специалистов немало времени и сил. Как бы то ни было, D-Wave не собирается останавливать разработку новых моделей, и в ближайшем будущем нас ждут ещё более мощные «квантовые монстры».

Сколько стоит квантовый компьютер

Квантовая физика, квантовые вычисления, память и кубиты 16 суток назад

Новая разработка вывела российский квантовый компьютер на мировой уровень

Создание усилителя с минимальным уровнем шума стало одной из ключевых задач в ходе построения квантового компьютера.

Фото пресс-службы НИТУ "МИСиС".

Физики лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ "МИСиС" и двух институтов РАН создали самый качественный в мире усилитель сигнала для квантового компьютера. Устройство может применяться также в радиотелескопах и других приборах, работающих со сверхслабым радиоизлучением.

Создание квантового компьютера — одна из главных практических целей, которых пытаются достичь физики, занимающиеся изучением сверхпроводящих материалов. За счёт довольно своеобразного метода вычисления квантовый компьютер может эффективно решать задачи, которые обычным компьютерам пришлось бы вычислять очень долго. Например, квантовый компьютер способен за короткое время взломать существующие системы шифрования данных или разработать новые, более высокого порядка, рассортировать данные на всех компьютерах Земли или выдать, в конце концов, точный прогноз погоды на ближайшие пару дней.

Особенность основного элемента квантового компьютера — квантового бита или, как его сокращенно называют, кубита, в том, что он может принимать не только состояния "0" или "1", но также множество промежуточных. За счёт таких свойств кубита вычисления в квантовом компьютере происходят в миллиарды раз быстрее, чем в обычном.

Правда, результаты этих вычислений верны только с определённой долей вероятности, потому что состояние кубита может измениться из-за случайного воздействия. Дело в том, что величина энергии, которой оперируют физики при работе с квантовым компьютером, очень мала. Достаточно сказать, что обычный фотон из оптического диапазона, попавший в кубит, может внести в систему невообразимый хаос. Поэтому учёные работают с системами, в которых программирование кубитов происходит при помощи фотонов, обладающих длиной волны в СВЧ-диапазоне, потому что их энергия в миллион раз меньше, чем у оптических.

Одна из самых сложных задач при создании квантового компьютера — считывание информации о состоянии кубита. Сложность задачи обусловлена не только малыми энергиями считываемых фотонов, но и посторонними шумами, изменяющими состояние системы. Поэтому неотъемлемая часть таких систем — усилитель сигнала, который позволяет лучше считать информацию о фотоне. Однако именно он обычно вносит большую часть шумов, что и понижает точность вычислений.

Учёным приходится проводить тысячи однотипных вычислений, чтобы повысить вероятность получить правильное решение. И хотя это всё равно быстрее, чем в обычном компьютере, исследователи работают над повышением точности расчётов, чтобы сократить количество вычислений и ещё больше повысить их скорость. Поэтому создание усилителя с минимальным уровнем шума стало одной из ключевых задач построения квантового компьютера. Несколько ведущих лабораторий мира уже предложили свои решения, но купить эти разработки невозможно. И теперь российским учёным тоже удалось освоить данную технологию.

"Учёные лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ "МИСиС" под руководством профессора Алексея Устинова в сотрудничестве с коллегами из Института физики твердого тела РАН и Института радиотехники и электроники РАН впервые в России разработали сверхпроводящий усилитель сигнала от кубита, который издаёт минимально возможный уровень шума, — сообщила ректор НИТУ "МИСиС" Алевтина Черникова. — Разработка мирового уровня обладает коммерческим потенциалом, созданные усилители могут применяться в радиотелескопах".

Ведущий научный сотрудник лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" д.ф.-м.н., профессор кафедры теоретической физики и квантовых технологий Александр Карпов пояснил, что "минимально возможный уровень шума" по сути означает: "издаёт шум на уровне вакуума". По словам учёного, создать абсолютно бесшумный усилитель невозможно в принципе, потому что фоновый шум издаёт даже вакуум: в нём периодически рождаются и погибают пары частица-античастица. Эти флуктуации (случайные отклонения) вакуума и вносят небольшой хаос в систему. Поэтому минимальный уровень шума, который можно достичь при создании сверхпроводниковых элементов, равен вакуумному. Этот уровень называют квантовым пределом. Достичь его учёным из НИТУ "МИСиС" удалось, заменив материал, из которого изготовлен усилитель, на сверхпроводник.

"Эти усилители могут использоваться не только в квантовых компьютерах, но и в других системах из области квантовой информатики, где используется механизм считывания квантового состояния системы, — подчеркнул профессор Карпов. — Например, в датчиках космического излучения на радиотелескопах. А так как приобрести зарубежные аналоги усилителей невозможно, разработка будет иметь коммерческий спрос, по меньшей мере, на всей территории России".

Напомним о других достижениях российских физиков: не так давно они представили новый квантовый генератор случайных чисел, а также изобрели принципиально новый компьютер.

Источники:
Битва технологий: сможет ли квантовый компьютер заменить ПК
Немногие области науки могут похвастаться наличием таких жарких споров, как квантовая информатика. Одни ученые активно занимаются исследованиями…
http://ria.ru/science/20170912/1502656602.html
Впервые квантовый компьютер продан клиенту
Самое странное во всей этой истории — у научного сообщества до сих пор нет полной уверенности, что обсуждаемый квантовый компьютер работает. Но и в компетенции покупателя вроде бы сомневаться
http://www.membrana.ru/particle/16213
Новости высоких технологий
Канадская компания D-Wave считается одним из первопроходцев в области производства
http://hi-news.ru/technology/v-prodazhu-postupil-novyj-kvantovyj-kompyuter-za-15-millionov-dollarov.html
Сколько стоит квантовый компьютер
Российские физики создали самый качественный в мире усилитель сигнала для квантового компьютера. Устройство может применяться также в радиотелескопах и других приборах, работающих со сверхслабым радиоизлучением.
http://www.vesti.ru/t?2976194

COMMENTS