Что надо знать о квантовых вычислениях

Квантовые вычисления. Физическая основа

А теперь перейдем к новой теме. Квантовые вычисления — это альтернатива классическим алгоритмам, основанная на процессах квантовой физики. Она гласит, что без взаимодействия с другими частицами (то есть до момента измерения), электрон не имеет однозначных координат на орбите атома, а одновременно находится во всех точках орбиты. Область, в которой находится электрон, называется электронным облаком. В ходе известного эксперимента с двумя щелями один электрон проходит одновременно через обе щели, интерферируя при этом с самим собой. Только при измерении эта неопределенность схлопывается и координаты электрона становятся однозначными.

Вероятностный характер измерений, присущий квантовым вычислениям, лежит в основе многих алгоритмов – например, поиск в неструктурированной БД. Алгоритмы данного типа пошагово увеличивают амплитуду правильного результата, позволяя получить его на выходе с максимальной вероятностью.

Проблемы технологии

Использовать весь потенциал не получается по причине наличия проблемных моментов. Какие-то удалось решить, но лишь частично. К главным относят:

• при множественных вычислениях происходит накопление ошибок;
• высокая чувствительность к окружению, неконтролируемое вступление во взаимодействие;
• узнать, в каком состоянии кубиты пребывают изначально, очень сложно;
• точно так же непросто создавать системы из множества кубитов.

Из-за того, что кубиты становятся нестабильными, любое квантовое состояние крайне хрупкое. Всякое воздействие извне приводит к разрушению связей, а таких воздействий может быть множество: повышение или понижение температуры на сотую долю градуса, либо проход мимо случайного фотона. Чтобы решить вопрос с температурой, создают специальные саркофаги, внутри которых среда чуть выше абсолютного нуля — минус 273,14 градусов по Цельсию. Обеспечивается полная изоляция от любого воздействия окружающей среды.

Возможны ошибки. Все квантовые вычисления относятся по своей природе к вероятностным. Поэтому вынесенное решение не может быть на 100% правдивым. К тому же сами по себе вычисления на основе квантов проводятся с высокой долей ошибки. И даже если все пройдет верно, то можно ошибиться при считывании окончательного результата. Наукой предусмотрены стандартные методики исправления ошибок, это усреднение и дублирование вычислений. В среде квантов данные методики не работают, так как актуальна теорема о запрете клонирования. Здесь нужные особенные методики коррекции.

Quantum computers in real life

We’ve established that quantum computers are pretty sharp when it comes to solving highly complex problems. So, why hasn’t the transistor age been consigned to the history books already? Because quantum technology is still young, and the state of the “blinking light bulb” is very unstable — not to mention that the more qubits a system contains, the more difficult it is to maintain stability. And the feasibility of complex calculations depends, inter alia, on the number of qubits: With two bulbs, even top-end ones, you won’t draw the Mona Lisa.

Other reasons prevent quantum computers from totally supplanting their predecessors. Keep in mind that they process information in a fundamentally different way. That means software for them has to be developed from scratch. You can’t just install Windows on a quantum computer; you’d need a wholly new quantum operating system and quantum applications.

Although scientists and IT giants are dipping their toes into quantum waters, for the time being quantum computers work approximately like external hard drives, connected to and controlled by regular computers. They are used to solve a narrow range of problems, such as modeling a hydrogen atom or searching databases. Despite quantum computing’s power, you can’t yet use it to go online and watch a video of skateboarding cats.

Nevertheless, many believe the future belongs to quantum computing. The first quantum computers appeared on the market back in 1999. Today, large organizations such as Google, Honeywell, and IBM (the latter already offers customers cloud access to its quantum computer), Toshiba, Alibaba, and Baidu are investing heavily in this area.

However, it’s worth pointing out that the task Google solved has no practical use, except to demonstrate the capabilities of quantum computing. We will not delve into the nitty-gritty, because it really is very complex and not very necessary for the everyday user. But if you want to study the details, take a look at Google’s report.

Incidentally, not everyone agrees with Google’s 10,000-year claim. IBM, for example, is sure that a supercomputer could solve the same task, if not in 3 minutes, then in not much more than 48 hours. But still, even if this estimate is more accurate, even non-mathematicians will spot a noticeable speed difference between quantum and traditional computers.

2020

Анонс квантового компьютера Honeywell System H1

В конце октября 2020 года Honeywell представила квантовый компьютер System H1, который имеет 10 кубитов. По сообщению американской компании, система обеспечивает удвоенную производительность за счет квантового объема, увеличенного до 128. Подробнее здесь.

Начало использования квантового компьютера Honeywell

В июне 2020 года Honeywell сообщила о запуске, как утверждает компания, самого мощного квантового компьютера в истории. Систему уже начали использовать несколько клиентов, среди которых — банк JP Morgan Chase.

Как рассказал изданию ZDNet, президент подразделения Quantum Solutions Тони Аттли (Tony Uttley), квантовая машина применяется в задачах, выполнять которые на традиционных компьютерах очень сложно.

Honeywell представила самый мощный квантовый компьютер в истории

Ядро системы Honeywell представляет собой стальную сферу размерами с баскетбольный мяч, охлаждённую до температуры чуть выше абсолютного нуля (–262,7 °C). Внутри сферы находятся ловушки ионов, каждая из которых имеет размер с монету 25 центов США (24,3 мм). Ион играет роль кубита, а управляется он лазером, который направлен на ловушку заряда извне сферы через небольшое стеклянное окошко. По сути кубит плюс лазер ― это аналог транзистора в классическом понимании.

В своём сообщении Honeywell упоминает термин «квантовый объем» — параметр, который характеризует не разрядность компьютера, вызывающую аналогии с обычными вычислительными системами, а производительность. Дело в том, что на работу квантового компьютера влияет множество факторов, которые отрицательно влияют на производительность. В частности, это частота ошибок вычисления и степень подключенности кубита, которая выражает связь между возможностями квантового оборудования и способностью системы распределять рабочие нагрузки.

Квантовый компьютер Honeywell создавался на охраняемом объекте площадью 140 кв. м в городе Боулдер, штат Колорадо. Основу самого мощного квантового компьютера в истории составляет стальная камера размером с баскетбольный мяч. С помощью жидкого гелия она охлаждается до близкой к абсолютному нулю температуры, при которой атомы перестают двигаться. Для проведения квантовых вычислений атомами, находящимися внутри стальной камеры, управляют с помощью импульсов лазерного света.

Honeywell выходит на рынок квантовых компьютеров

В начале марта 2020 года Honeywell International объявила, что присоединяется к гонке по созданию квантового компьютера. Компания готовится к выпуску самой мощной системы в мире.

Производитель промышленного оборудования для аэрокосмического сектора утверждает, что его квантовый компьютер удвоит производительность самой мощной из существующих сегодня квантовых машин. Новая система будет обладать производительностью 64 кубита, в то время как самый быстрый квантовый компьютер, созданный IBM, имеет показатель в 32 кубита.

Honeywell International объявила, что присоединяется к гонке по созданию квантового компьютера

Honeywell добилась подобного результата, используя новую архитектуру с захваченными ионами. В квантовом компьютере с запертыми ионами кубиты заряжены атомными частицами, подвешенными в вакуумной камере, и вычисления выполняются путем манипулирования этими частицами с помощью лазеров. В частности, в качестве кубитов используются ионы иттербия-171 (171Yb+) а чтобы отводить от них избыточную энергию, применяются ионы бария-138 (138Ba+).

По словам компании, подход с использованием ловушек-ионов делает кубиты системы более долговечными, чем в системах, разработанных IBM и . Это означает, что они могут выполнять вычисления с меньшим временем простоя, что повышает общую скорость обработки. Кубиты также могут взаимодействовать таким образом, чтобы ускорить квантовые алгоритмы.

Кроме того, Honeywell утверждает, что система с ловушками-ионами легко масштабируема. По словам инженеров, объем производства машин будет расти в 10 раз ежегодно, что к 2025 году обеспечит прирост производительности в 100 000 раз.

Honeywell отметила, что над созданием нового компьютера работает более сотни специалистов. Кроме того, венчурный фонд Honeywell Ventures уже вложил деньги в стартапы Cambridge Quantum Computing и Zapata Computing, занятые разработкой программ для квантовых компьютеров.

Почему квантовые компьютеры угрожают биткоину?

Блокчейн биткоина и других криптовалют защищен криптографическими алгоритмами. Они предотвращают ошибки в сети, взломы и двойное расходование монет. Благодаря этим алгоритмам блокчейны практически невозможно взломать с помощью традиционных компьютеров. 

В сетях, основанных на PoW-алгоритме консенсуса, новые монеты добываются с помощью майнинга — процесса, при котором вычислительное оборудование решает специальные сложные математические задачи на скорость. Квантовые компьютеры будут в миллион раз мощнее нынешних. Смогут ли они взломать приватные ключи и лишить блокчейны безопасности? Ответ утвердительный, но все не так страшно. 

Согласно исследованию экспертов Deloitte, входящей в «большую четверку» консалтинговых компаний мира, «квантовые компьютеры несут серьезный вызов безопасности блокчейна Bitcoin» — они могут быть настолько мощными, что смогут отменять транзакции и тратить несуществующие монеты. 

Эксперты отмечают, что самая уязвимая перед квантовыми компьютерами часть блокчейна — это цифровые подписи, которые применяются для подписания транзакций майнерами. Их алгоритм основан на эллиптической кривой (ECDSA). Чтобы взломать цифровые подписи, простым компьютерам понадобились бы сотни миллионов лет. А вот квантовое устройство может сделать это за минуты. 

Разные типы биткоин-адресов по-разному устойчивы перед квантовыми вычислениями. Сатоши Накамото создал два типа биткоин-адресов: P2PK (Pay-to-Public-Key) и P2PKH (Pay-to-Public-Key Hash). Считалось, что P2PK-кошельки будут уязвимы перед квантовым компьютером, так как с его помощью можно вычислить приватный ключ из публичного ключа. Единственное средство этого избежать — не афишировать публичный ключ до того, как монеты на нем будут потрачены, и не использовать одни и те же адреса повторно. 

Предполагалось, что P2PKH-кошельки, в которых цифровая подпись создана на базе приватного ключа, будут устойчивыми перед квантовыми вычислениями. Однако эксперты Deloitte отмечают, что квантовые компьютеры смогут взломать оба вида адресов, если они использовались более одного раза. При этом P2PKH-адреса, которые никогда не использовались для траты биткоинов, останутся защищены. Это означает, что если вы переведете свои биткоины на новый P2PKH-адрес, то они не должны быть уязвимы для квантовой атаки. Проблема в том, что перевод монет займет около 10 минут. По современным оценкам, квантовому компьютеру потребуется от 30 минут до 8 часов, чтобы вычислить приватный ключ. Но если квантовые устройства смогут делать это быстрее, чем за 10 минут, то блокчейн Bitcoin будет фактически взломан. 

По оценкам аналитиков Deloitte, если бы квантовый компьютер уже существовал, перед ним было бы уязвимо примерно 4 млн ВТС — 21% от общего количества добытых монет. 

Согласно данным аналитиков, многие владельцы уязвимых биткоинов потеряли свои приватные ключи. Считается, что до 3 млн монет могут быть потеряны навсегда, но с помощью квантового компьютера их можно было бы вывести из кошельков. 

Что касается майнинга в сети Bitcoin, то за него переживать не стоит. Из-за особенности алгоритма хеширования SHA-256, используемого для майнинга, добыча биткоина квантовыми компьютерами не эффективна — современные ASIC справляются с этим лучше. То есть квантовые компьютеры нельзя использовать для получения конкурентного преимущества в майнинге. Так что подобного развития событий не стоит бояться. 

Изменить в блокчейне данные о транзакциях с помощью квантовых компьютеров тоже не выйдет, ведь это возможно только при одобрении большинства участников сети. 

Квантовые компьютеры несут другую опасность. Они могут угрожать не только блокчейну и криптовалютам, но и любым системам, использующим шифрование. Например, они могут взломать любой пароль и сайт в интернете, коды безопасности от ядерного вооружения или, например, всю финансовую систему. 

Поэтому ведущие державы мира вкладывают миллиарды долларов в разработки квантовых компьютеров — никто не хочет проиграть в этой новой гонке вооружений. Еще в 2015 году Агентство национальной безопасности США заявило, что планирует перевести свои Системы национальной безопасности на постквантовую криптографию с открытым ключом. В последние несколько лет американское агентство сотрудничало с лидерами отрасли, чтобы убедиться, что у него достаточно квантово-устойчивых алгоритмов, готовых защитить системы безопасности США.

Квантовый мир во плоти

Бит — это основа всех вычислений. Элементарная частица информации — одна ячейка, хранящая 0 или 1, «да» или «нет». Тот же лайк — это изменение содержимого нескольких битов на удаленном сервере в какой-нибудь Исландии, который просчитывает алгоритм, также записанный в битах и запускаемый нажатием мышки.

Основа же квантовых вычислений — это кубит, то есть бит, который может одновременно находиться и в состоянии 0, и в состоянии 1 (квантовая суперпозиция). А если точнее, бит, который внешний наблюдатель может при измерении обнаружить в состоянии 0 с вероятностью, например, 30 %, а в состоянии 1 — с вероятностью 70 %; нечто вроде микроскопического кота Шредингера, про которого точно не знают, жив он или мертв, пока не откроют коробку.

Кубитами могут быть самые разные физические объекты микроскопических размеров (при более крупных масштабах действие квантовых законов перестает быть ощутимым, и сосуществовать между «да» и «нет», быть одновременно и белым и черным становится затруднительно). Те же самые электроны, уже производящие вычисления в наших неквантовых компьютерах и смартфонах, тоже можно сделать кубитами: вместо 0, скажем, будет вращение электрона по часовой стрелке вокруг собственной оси, а вместо 1 — против часовой (это, конечно, очень упрощенная иллюстрация, но сам принцип, надеемся, понятен).

Правда, у кубитов есть один минус. Практически любое воздействие извне (повышение температуры, загрязнение, влияние электромагнитных полей) может вывести их из хрупкого состояния сосуществования двух альтернатив: открыв коробку, мы точно узнаем, жив кот или нет, а проведенное наблюдателем измерение помогает электрону определиться-таки, в какую же сторону он вращается. Именно поэтому уже построенные 512-кубитовые квантовые компьютеры канадской компании D-Wave напоминают скорее гигантские 10-футовые черные холодильники, которые охлаждают маленький чип до температуры в 150 раз меньшей, чем средняя температура космоса.

Но это еще не все сложности. Квантовые компьютеры не только требуют для своей работы мощных охлаждающих установок, но еще и дают ответы только с определенной вероятностью (Эйнштейн нас предупреждал). 2 + 2 может 100 раз оказаться равным 4, а на 101-й — уже 5.

Наконец, вычисления квантового компьютера невозможно отследить. Исследователь может только приготовить начальный набор кубитов, запустить их в написанный квантовый алгоритм, где они будут взаимодействовать друг с другом, и ждать конца вычисления. Любая попытка подсмотреть, что происходит внутри чипа, какой бы аккуратной она ни казалась, все равно будет критична для квантовых систем. Даже несколько фотонов света, просто необходимых наблюдателю, чтобы что-то увидеть, сломают все хрупкие квантовые перепутанности и суперпозиции. Магия разрушится.

Разбуженный посреди ночи человек никогда не узнает концовку сна. Сбитый на полпути квантовый компьютер уже не доведет вычисление до конца. Неудивительно, что ввиду всех этих странностей многие специалисты сильно сомневаются, что человечеству нужны квантовые компьютеры. И еще сильнее — что компания D-Wave действительно их создала. Ведь отследить, что происходит внутри квантового чипа, невозможно, а кроме него и гигантского холодильника в системах D-Wave пока есть и вполне привычные кремниевые компьютеры, с помощью которых пользователь управляет всем этим квантовым хаосом.

Не особо впечатлили скептиков и первые успехи D-Wave: их 16-кубитные компьютеры, выпущенные в 2007 году, уже умели решать судоку, рассаживать людей за обеденным столом и даже искать молекулы по базам данных — но воображение явно не поражали. Дескать, все это умеет и обычный компьютер, старательно замаскированный огромной охлаждающей системой под машину будущего.

Но как же НАСА и ЦРУ? Поддерживают разработки дорогих игрушек? Попробуем разобраться, что же все-таки умеют и чему еще должны научиться квантовые компьютеры.

Суперпозиция — всего лишь вероятность

Объясняя, что за фигня такая ваша «суперпозиция», все вспоминают байку с Котом Шредингера, закрытого в коробке со случайно взрывающейся колбой смертельного яда.

Пока мы не откроем коробку, кот для нас как бы ОДНОВРЕМЕННО мертв и жив, потому мы говорим «находится в суперпозиции жизни и смерти».

Страшилка с котом уже лет 50 используется в школьной программе и авторы большей части статей, что я читал, тоже её обожают, даже несмотря на то, что она не даёт читателю никакого понимания как всё это реально можно использовать на практике.

Пора прекратить шутить шутку 100-летней давности. Люди в 21 веке могут себе позволить среднее образование и понять тему чуть глубже.

Предлагаю поговорить о суперпозиции как будто мы люди с айфонами, а не крепостным правом.

Потому вместо кота мы возьмем монетку 😀

Когда мы раскручиваем или подбрасываем её в воздух — она находится в суперпозиции орла и решки. Да, «как бы» одновременно. Только поймав монетку мы получаем один из результатов нашего измерения. Не поймаем — не узнаем. Всё.

В чем же драматическая разница с так нелюбимым нами котом?

В том, что внутри монетки всегда есть чёткие вероятности её падения орлом или решкой. В жизни мы принимаем их за 50% на 50%. Но если мы зададимся целью немного «подкрутить» фокус себе на пользу — мы можем сделать монетку из разных сплавов или как-то притягивать одну из сторон магнитом.

В теории мы можем сделать такую монетку, у которой вероятности выпадания орла и решки будут, скажем, 60% на 40%, что поможет нам чаще побеждать (наверное).

Отныне всегда, когда слышите про суперпозицию, представляйте себе именно такую подброшенную монетку.

Находясь в «суперпозиции», монетка не просто для нас «как бы одновременно орел и решка», она имеет две вполне стабильные и известные нам вероятности выпадения одного и другого.

Да, мы не знаем 100% исход, но можем чётко влиять на него, например, направляя на монетку магнит.

Всё это уже намного удобнее использовать на практике, не правда ли?

Вероятности мы умеем складывать, умножать, творить другие непотребства, в отличии от мертвых котов.

Поэтому и дальше, когда мы будем говорить о квантовых битах, про которые все говорят, что они «одновременно 1 и 0», забейте на это и представляйте себе их как монетки. Каждый бит-монетка имеет строгую вероятностью быть прочитанным как 1 и строгую вероятность 0. Компьютер же может управлять этими вероятностями прямо в полёте пока не прочитает сам бит.

Прочитали бит — поймали монетку. Очень удобно.

Если вы поняли монетки — вы уже наполовину поняли квантовый компьютер, поздравляю.

Первый в мире протокол квантового интернета

Нидерландские ученые разработали первый в мире протокол для так называемого квантового интернета, работающего без помех и максимально защищенного от взлома. Идея принадлежит специалистам исследовательского центра QuTech.

Протокол, работающий на канальном уровне, разработан группой ученых под руководством профессора Стефани Вейнер (Stephanie Wehner). Также они проработали общую концепцию квантовых сетей, которые в будущем, по их мнению, могут заменить собой традиционный интернет и локальные сети.

В основе идеи специалистов QuTech лежит принцип очень быстрой обработки кубитов, поскольку они не могут находиться в памяти длительное время. Это обеспечит высокую скорость передачи информации, а явление квантовой запутанности, еще одна основа протокола, даст возможность максимально защитить передаваемые данные.

Явление квантовой запутанности подразумевает взаимозависимость двух и более объектов, в данном случае кубитов, и их неразрывную связь друг с другом. Попытка перехвата данных приведет к изменению квантового состояния одного или нескольких кубитов и, как следствие, к потере передаваемой информации. Другими словами, информацию может получить исключительно целевое устройство – несанкционированный доступ к ней исключен.

Технические подробности о работе первого протокола квантовой сети Стефании Вейнер оставила в тайне. Она уточнила лишь, что для работы квантового интернета вполне сгодится физическая инфраструктура обычного интернета.

Open Quantum Assembly Language (OpenQASM)

Исходный код OpenQASM был выпущен как часть программного обеспечения IBM Quantum Information Software Kit (QISKit) для использования с квантовой вычислительной платформой Quantum Experience. OpenQASM имеет общие черты со специализированными языками программирования (такими, как Verilog), используемыми для описания структуры и поведения электронных схем.

Программы QASM фактически всегда начинаются одинаково: мы определяем все биты, которые нам понадобятся — как квантовые, так и нормальные. Ниже приведен пример исходного кода OpenQASM. Программа добавляет два четырехбитовых номера.

Частицы теперь волны, а не мячики

Время каминг-аута.

Мне 30 лет, а я до сих пор при слове «атомы» и «электроны» представляю их себе как мячики. Молекулы в учебнике по химии всегда были набором мячиков и палочек между ними, а кристаллическая решетка — это когда целая стена из мячиков!

В целом, это неплохо работало.

Электрический ток я представлял себе как толпу таких мячиков, несущихся по проводу-трубе. Больше мячиков — значит больше ампер (силы тока), быстрее бегут — больше вольт (напряжение), шире труба — значит меньше сопротивление.

Сам я тоже сделан из таких атомов-мячиков, которые по неведомой мне причине решили притянуться друг другу и образовать такую вот причудливую форму меня. Ну круто же!

Я так на физтех поступил 😀

Так вот теперь время для первой важной части этого поста. Если мне удастся донести хотя бы это, значит вы уже поймете огромную часть квантовой механики, даже если сразу закроете пост после этого

Мячики, вы лучшие, мы еще вспомним о вас!

Но когда мы говорим о квантовой физике, наши частицы больше не работают как мячики. Они живут как волны. Как круги на воде или звуки от гитарных струн, представляйте как удобнее.

Срач о том, реально ли всё это волны или мы просто натянули имевшиеся для волн уравнения и сказали «опа, а вроде подходит» — один из самых громких споров современных физиков. Там рвут глотки и делятся на лагеря, так что давайте не будем и просто примем, что тот же самый мячик может ВЖУХ и быть посчитан как волна.

Так нам удобно и всё.

Отныне мы состоим не из мячиков, а из таких вот волнушечек, которые как-то между собой интерферируют и получается Олег. Вот прям как звуковые волны накладываются чтобы получилась музыка, так же вот и Олег.

Главный же прикол в том, что кроме волн больше нет ничего. Вообще ничего. Никаких скрытых параметров, по крайней мере локальных.

Абсолютно любое свойство объекта отныне можно описать одной такой жирной функцией взаимодействия этих волн друг с другом.

Как в телевизор приходят радиоволны и получается картинка на экране, так же наши волнушечки могут собраться по какой-то формуле и сделать Олега. Фотоны света отражатся от волн Олега и так его себе видим.

Но реален ли сам Олег?

Дам вам время подумать над этим. Тут лучше не торопиться. Можете вернуться к посту вечером.

Зачем нужен квантовый компьютер?

Этот исследовательский центр, расположенный в Йорктаун-Хайтс, немного похож на летающую тарелку, как и задумывалось в 1961 году. Он был спроектирован архитектором-неофутуристом Ээро Саариненом и построен во время расцвета IBM как создателя крупных мейнфреймов для бизнеса. IBM была крупнейшей компьютерной компанией в мире, и за десять лет строительства исследовательского центра она стала пятой крупнейшей компанией в мире, сразу после Ford и General Electric.

Хотя коридоры здания смотрят на деревню, дизайн таков, что ни в одном из офисов внутри нет окон. В одной из таких комнат и обнаружился Чарльз Беннет. Сейчас ему 70, у него большие белые бакенбарды, он носит черные носки с сандалиями и даже пенал с ручками. В окружении старых компьютерных мониторов, химических моделей и, неожиданно, небольшого диско-шара, он вспоминал рождение квантовых вычислений так, будто это было вчера.

Когда Беннетт присоединился к IBM в 1972 году, квантовой физике уже было полвека, но вычисления все еще полагались на классическую физику и математическую теорию информацию, которую Клод Шеннон разработал в MIT в 1950-х годах. Именно Шеннон определил количество информации числом «битов» (этот термин он популяризовал, но не изобрел), необходимых для ее хранения. Эти биты, 0 и 1 бинарного кода, легли в основу традиционных вычислений.

Спустя год после прибытия в Йорктаун-Хайтс Беннетт помог заложить основу для теории квантовой информации, которая бросила вызов предыдущей. Она использует причудливое поведение объектов в атомных масштабах. В таких масштабах частица может существовать в «суперпозиции» множества состояний (то есть в множестве позиций) одновременно. Две частицы также могут «запутываться», так что изменение состояния одной мгновенно отзывается на второй.

На вид это обычный вычислительный центр.

Беннетт и другие поняли, что некоторые виды вычислений, которые занимают слишком много времени или вообще невозможны, можно было бы эффективно проводить при помощи квантовых явлений. Квантовый компьютер хранит информацию в квантовых битах, или кубитах. Кубиты могут существовать в суперпозициях единиц и нулей (1 и 0), и запутанность и интерференцию можно использовать для поиска вычислительных решений в огромном числе состояний. Сравнивать квантовые и классические компьютеры не совсем правильно, но, выражаясь фигурально, квантовый компьютер с несколькими сотнями кубитов может производить больше вычислений одновременно, чем атомов в известной вселенной.

Летом 1981 года IBM и MIT организовали знаковое мероприятие под названием «Первая конференция по физике вычислений». Оно проходило в отеле Endicott House, особняке во французском стиле недалеко от кампуса MIT.

На фото, которое Беннетт сделал во время конференции, на лужайке можно увидеть некоторых из самых влиятельных фигур в истории вычислительной и квантовой физики, включая Конрада Зузе, который разработал первый программируемый компьютер, и Ричарда Фейнмана, внесшего важный вклад в квантовую теорию. Фейнман держал на конференции ключевую речь, в которой поднял идею использования квантовых эффектов для вычислений.

«Самый большой толчок квантовая теория информации получила от Фейнмана», говорит Беннетт. «Он сказал: природа квантовая, мать ее! Если мы хотим имитировать ее, нам понадобится квантовый компьютер».

Квантовый компьютер IBM — один из самых перспективных из всех существующих — расположен прямо по коридору от офиса Беннетта. Эта машина предназначена для создания и манипуляции важным элементом квантового компьютера: кубитами, которые хранят информацию.

Похожие записи:

Gtx 1060 График usd rub Обзор видеокарты amd radeon rx 560x (laptop) Work-zilla Hive shell Индекс usd (dxy)