Новая версия квантового компьютера IBM совершила очередной эволюционный шаг. Во время IBM Quantum Summit 2022 компания анонсировала квантовый процессор Osprey, включающий 433 квантовых бита.
КНР предоставит облачный доступ к квантовому компьютеру мощностью 504 кубита
Они сделают это, используя уникальные квантовые явления, запутанность и суперпозицию, которые позволяют кубитам существовать в нескольких состояниях одновременно. Но эти квантовые состояния непостоянны и склонны к ошибкам. Физики пытаются обойти эту проблему, заставив несколько кубитов — каждый из которых закодирован в сверхпроводящей цепи — работать вместе, чтобы несколько кубитов представляли собой один информационный, или логический, кубит. Компания также представила чип под названием Heron, который имеет 133 кубита, но с рекордно низкой частотой ошибок, в три раза ниже, чем у ее предыдущего квантового процессора. Исследователи обычно заявляют, что современные методы исправления ошибок потребуют более 1000 физических кубитов для каждого логического. Тогда машине, способной выполнять полезные вычисления, потребуются миллионы физических кубитов.
Логические операции с битами и творят всю компьютерную магию: вы слушаете песню, смотрите видео или генерируете картинки с котами в нейросети. Физически бит выглядит как крохотный транзистор, который устроен на редкость примитивно: он умеет лишь включаться и выключаться, как лампочка в новогодней гирлянде.
Но делает это настолько быстро и в такой тесной взаимосвязи с другими «лампочками», что это позволяет компьютеру выполнять сложнейшие вычисления практически со скоростью света. Читайте также: Революция транзисторов: от механических машин до суперкомпьютеров будущего Такая система прекрасно себя зарекомендовала — на транзисторах работают практически все современные устройства: от умных часов до смартфонов, от домашних ПК до суперкомпьютеров. Однако и она не лишена недостатков — существуют задачи, которые с виду кажутся простыми, но на их решении «сыпятся» даже самые мощные машины. Классический пример. Представьте, что вы работаете разъездным торговцем: зарабатываете на жизнь тем, что ходите по домам и продаёте мультиварки. Вам нужно придумать кратчайший маршрут, который позволит заехать в несколько крупных городов хотя бы по одному разу и вернуться домой. Перед вами — знаменитая задача коммивояжёра, и она гораздо хитрее, чем кажется на первый взгляд.
Если городов в условии будет больше 66, обычному компьютеру понадобится несколько миллиардов лет, чтобы решить её простым перебором. И тут на помощь приходят квантовые компьютеры, которые могут решать такие задачи в миллионы раз быстрее обычных. Дело в том, что вместо привычных битов у квантовых компьютеров — кубиты. Физически это уже не транзисторы, а квантовые частицы — обычно фотоны или протоны. В отличие от бита, кубиты могут не только равняться 0 или 1, но и принимать любые значения между ними. Благодаря этому квантовый процессор может выполнять несоизмеримо больше операций за один такт. Как работает квантовый компьютер Как мы отметили ранее, квантовый компьютер использует два классических понятия из квантовой механики: принцип суперпозиции и спутанность.
Суперпозиция — это способность квантовой частицы находиться сразу в нескольких состояниях одновременно. У суперпозиции есть интересное свойство: она тут же «схлопывается» при появлении наблюдателя. Представьте, что вы подбросили монету и смотрите, как она вращается. Вы не можете точно сказать, что она сейчас вам показывает — орла или решку, всё вращается, ничего не понятно, остановите это кто-нибудь. Но стоит вам только «прихлопнуть» монетку на ладони, всё становится ясно. Точно так же ведёт себя и кубит — пока вы не воздействуете на него измерительным прибором, он так и будет пребывать сразу во всех состояниях между нулём и единицей. Звучит странно, но это одна из главных заповедей квантовой механики.
Это делает квантовые вычисления во много раз производительнее и быстрее. Чаще всего кубиты это частицы меньше атома: электроны или фотоны, которые помещают, например, в магнитное поле. По мере развития технологий и достижения первых успехов, кванты стали выходить за пределы научных кампусов и превращаться в готовые продукты для компаний. По прогнозам аналитиков BCG, квантовые вычисления обладают сотнями потенциальных применений, каждое из которых создает бизнес-ценность на десятки миллиардов долларов. Появляются модели коммерческих квантовых компьютеров, доступных для аренды и покупки. Например, в октябре 2023 года Quandela, французский стартап, специализирующийся на фотонных квантовых вычислениях, поставил свой первый квантовый компьютер MosaiQ в один из дата-центров ведущего облачного провайдера Европы OVHcloud. На данный момент у них всего шесть кубитов, но для большинства сложных коммерческих задач этого более чем хватит. Команда Quandela с коммерческим фотонным квантовым компьютеромИсточник: Sifted С квантовыми технологиями экспериментируют компании из разных индустрий.
Инвестиционный банк JP Morgan сотрудничает с калифорнийским производителем квантовых компьютеров QC Ware в области «квантового глубокого хеджирования».
Ученые обнаружили, что эти случайные сбои в работе квантовых компьютеров можно подавить, если использовать для расчетов так называемые логические кубиты, виртуальные квантовые ячейки памяти, состоящие из нескольких соединенных друг с другом физических кубитов. Они устроены таким образом, что ошибки в их работе автоматически корректируются, что позволяет вести сложные и длительные вычисления при их помощи. В 2023 году сразу несколько научных коллективов разработали квантовые процессоры на базе большого числа логических кубитов. Опыты с этими вычислительными машинами впервые на практике продемонстрировали то, что использование логических кубитов действительно позволяет уменьшать частоту появления ошибок при длительной работе компьютера. Один из самых масштабных проектов такого рода, квантовый компьютер на базе 48 логических кубитов, был создан в США группой Михаила Лукина, профессора Гарвардского университета.
Ученые продолжили попытки понять квантовую запутанность: есть большой прогресс
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.
Как следует из материалов выставки, на этом компьютере с помощью облачной платформы запущен алгоритм моделирования молекулы. На сегодня это самый мощный квантовый компьютер в стране. Сейчас 16 кубитов есть на нескольких платформах, при этом наибольшую вычислительную мощность показывает ионный процессор. До конца 2024 года планируется увеличить число кубитов в отечественных вычислительных машинах до 50—100. Он стал лишь одной из платформ.
Как уточнил руководитель группы Центра информационной безопасности «Инфосистемы Джет» Станислав Калабин, «на текущий момент квантовые вычисления все еще стоят дорого и доступны только отдельным компаниям». Уже сейчас необходимо пилотировать и внедрять постквантовое шифрование для объектов критической инфраструктуры, соглашается гендиректор холдинга Т1 Игорь Калганов. И как уточняют опрошенные эксперты, свои достижения в этой области уже есть и у России, в том числе благодаря вниманию властей РФ. История с квантовыми компьютерами не нова как для мира, так и для России, пояснил «НГ» директор Центра научно-технологического прогнозирования Института статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики Александр Чулок. И конечно, специалисты давно отмечают, что появление квантовых компьютеров может бросить вызов в том числе с точки зрения кибербезопасности», — уточнил он. Так что этот вопрос абсолютно актуальный, — сообщил эксперт. Ведь мы ускоренными темпами переходим к цифровой экономике, кроме того, сейчас активно развивается концепция умного города, формируются цифровые двойники предприятий, искусственный интеллект используется при постановке диагнозов. Россия, как считает эксперт, должна принять квантовый вызов. В первую очередь его предстоит учесть технологически, необходимо иметь собственные соответствующие разработки, мощности, инфраструктуру. Но это не все — его нужно осознать еще и в определенном смысле культурно: с точки зрения производственной, инновационной, управленческой культуры, пояснил эксперт. Возникает вопрос кадрового потенциала, нам нужны специалисты такого уровня, которые смогут с этими технологиями работать». Освоить квантовую технологию недостаточно, она нужна в комплексе, необходимы компании, которые могут обеспечивать системную интеграцию «под ключ». Он напомнил, что, например, «Проблема 2000» стала одним из первых объединяющих джокеров джокер — это в форсайте событие, которое трудно прогнозировать, но которое может иметь очень масштабные эффекты.
Где сейчас и как ускориться В России сейчас активно разрабатываются все основные типы квантовых компьютеров: на ионах, атомах, оптических интегральных схемах и на сверхпроводниках. Самый мощный КК в стране построен на ионах и насчитывает 16 кубитов. Заместитель руководителя группы «Прецизионные квантовые измерения» РКЦ Илья Семериков, который разрабатывает этот КК, рассказывает: «Нам еще только предстоит измерить экспериментально квантовый объем нашего ионного компьютера, но, судя по достоверностям двухкубитных операций и связности, я бы ожидал увидеть 25 или, может быть, 26. Увеличение квантового объема — наша основная задача на сегодня». Такие результаты соответствуют уровню лидеров квантовой гонки начала-середины 2020 г. Текущий рекорд по квантовому объему по состоянию на июль 2023 г. Он составляет 219, или 524 288. Это означает, что компьютер может выполнять сложные квантовые алгоритмы с высокой точностью. РКЦ в конце 2021 г. К недостаткам модели относилось меньшее время когерентности, но на сегодня эта проблема решена, сказал Семериков. Текущая точность квантового компьютера РКЦ находится на уровне ведущих компаний 2018-2019 гг. По словам Семерикова, сейчас команда активно работает над ее повышением. МФТИ создал рабочий квантовый чип, выполненный на сверхпроводниках, на 8 кубитах. Сейчас тестируется на 12 кубитах. Оборудование для этого было закуплено еще в 2016 г. Но сохраняются сложности с масштабированием и улучшением этого типа КК. Разработчики российских КК сходятся во мнении, что для ускорения разработки квантового компьютера, кроме отдельных проблем, необходимо решать вопрос с кадрами и популяризировать квантовые технологии среди молодежи и в научной среде. Помимо государственного и частного финансирования лабораторий, создающих квантовые компьютеры, уже сейчас нужно готовить компетентные кадры и учебные материалы для разработки квантового «железа» и ПО, рассказал Якимов. Помимо этого существует проблема с закупкой оборудования. Сколько это займет времени в России, зависит от скорости закупки оборудования и от того, насколько мы будем успешны в попытках построить масштабируемый квантовый компьютер», — сказал Семериков. Для ускорения закупок нужно минимизировать соответствующие бюрократические процедуры, добавил он.
VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе
Прибор найдет применение в квантовых компьютерах. Российский квантовый центр (РКЦ) — это уникальная для России научно-технологическая организация, созданная по передовым международным моделям. Об этом 21 февраля «Известиям» заявил директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков, комментируя новость о том, что российские ученые создали 20-кубитный квантовый компьютер.
Новый вид кубита стал самым идеальным вариантом для создания квантового компьютера
В этом компьютере кубиты (квантовые биты) генерируются с помощью сверхпроводящих электронных резонансных цепей. Кроме того, квантовый компьютер можно использовать для расчета больших органических молекул для лекарственных препаратов, построения оптимальных маршрутов автомобилей или оптимизации инвестиционного портфеля. В IBM решили сосредоточится на разработке чипов меньшего размера с новым подходом к «исправлению ошибок», пишет служба новостей Nature. IBM представила первый квантовый компьютер с более чем 1000 кубитами — эквивалентом цифровых битов в обычном. Новость, опубликованная Daily Telegraph, может означать поворотный момент в развитии этой новой технологии. Квантовые компьютеры открывают огромные перспективы для потенциально революционных секторов, таких как наука о климате и открытие лекарств. Квантовые компьютеры вряд ли станут персональными в привычном смысле этого слова, объяснил он Новость, опубликованная Daily Telegraph, может означать поворотный момент в развитии этой новой технологии. Квантовые компьютеры открывают огромные перспективы для потенциально революционных секторов, таких как наука о климате и открытие лекарств.
Российский 16-кубитный квантовый компьютер представил Росатом на Форуме будущих технологий
Статья Квантовые компьютеры и сети в России, Российский квантовый центр (РКЦ), Квантовая коммуникационная платформа цифровой экономики, Квантовые технологии "Росатома", Квантовые технологии в РЖД, В ИТМО придумали, как увеличить время жизни. Последние новости по теме квантовый компьютер: Россия к 2030 году планирует выйти на мировой рынок квантовых вычислений. «В области производства квантовых компьютеров всё идёт в соответствии с графиком, 20 кубитов нам обещает Росатом показать в конце этого года.
Еще материалы
- Глава IBM уверен, квантовым компьютерам найдут коммерческое применение уже через несколько лет
- Квантовые компьютеры
- Подпишитесь на ежемесячную рассылку новостей и событий российской науки!
- Инвестиции в квантовые компьютеры: на что стоит обратить внимание
- Искусственный интеллект, нейронные сети, квантовые компьютеры: AI Новости
- Новости Quantum Computer - Shazoo
В России разработали 20-кубитный квантовый компьютер
Российский квантовый центр, ФИАН и «Росатом» представили 16-кубитный квантовый компьютер на ионах. Компания Microsoft совместно с разработчиком квантовых компьютеров Quantinuum сообщила о разработке методологии, которая позволяет значительно снизить частоту появления ошибок при исполнении квантовых алгоритмов. Смотрите видео онлайн «В России создали 16-кубитный квантовый компьютер» на канале «ТАСС» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 13 июля 2023 года в 19:56, длительностью 00:01:01, на видеохостинге RUTUBE. Новости. Смотрите на Первом.
В России появился 16-кубитный квантовый компьютер на ионах
Разработка отечественного квантового компьютера идет опережающими темпами, сообщили в госкорпорации "Росатом". Квантовое преимущество — способность квантовых вычислительных устройств решать доступные классическим компьютерам проблемы, но быстрее. «Пока в сфере создания квантовых компьютеров сложилась парадоксальная ситуация: сегодня предложено большое количество теоретических проектов, алгоритмов и принципов работы. В Китае готовы запустить 504-кубитный квантовый суперкомпьютер и уже разработали 1000-кубитный. Новость, опубликованная Daily Telegraph, может означать поворотный момент в развитии этой новой технологии. Квантовые компьютеры открывают огромные перспективы для потенциально революционных секторов, таких как наука о климате и открытие лекарств. способность квантовых компьютеров решать задачи, недоступные обычным вычислительным машинам.