какие задачи решает квантовый компьютер

Сколько ждать квантового превосходства?

IBM создала универсальный квантовый компьютер с рекордным количеством кубитов

В середине мая IBM открыла публичный доступ к новому квантовому компьютеру, оперирующему 16 кубитами. Кроме того, для своего коммерческого сервиса квантовых вычислений компания подготовила 17-кубитное устройство с очень низким уровнем ошибок. Ранее у теоретиков был доступ лишь к устройствам из пяти кубитов — новый вычислитель втрое поднимает эту планку.

Обычно квантовые компьютеры ассоциируются с огромным приростом в производительности и решением задач, непосильных даже для суперкомпьютеров. Одновременно с этим квантовые компьютеры — серьезная угроза алгоритмам шифрования. Наступило ли квантовое будущее и стоит ли срочно переходить на новые системы шифрования — одинаково сложные для обычных и для квантовых устройств, — на эти вопросы мы постараемся ответить в новом тексте.

Что такое квантовый компьютер?

Обычный компьютер — это универсальное вычислительное устройство, которое можно программировать, а затем выполнять с его помощью любые последовательности классических операций. Отталкиваясь от такого определения, квантовым компьютером стоило бы назвать такое же устройство, но с одним отличием: в его работе наблюдались бы явления квантовой физики. Однако это определение было бы не вполне верным. В любом современном компьютере и так протекают квантовые процессы — например, утечка тока из транзисторов в результате туннелирования. Эти процессы приходится учитывать при проектировании компьютеров, поэтому, в некотором смысле, даже то устройство, с которого вы читаете этот текст — тоже квантовый компьютер.

Поэтому квантовым называют те компьютеры, которые используют явления квантовой суперпозиции и запутанности непосредственно в своих алгоритмах. И это позволяет им решать совершенно новые классы задач.

В чем отличие квантовых вычислений от классических?

Как в основе классических вычислителей лежат операции с битами, так в случае с квантовыми компьютерами объектом операций становятся квантовые биты, или кубиты. При измерении бита мы всегда получим один и тот же результат — «ноль» или «единицу». Измерение одинаково приготовленных кубитов будет с некоторой вероятностью давать и «ноль», и «единицу» — до измерения кубит будет одновременно и «нулем» и «единицей». Как говорят физики — он будет в суперпозиции двух состояний.

Оказывается, такая необычная единица данных позволяет упростить решение многих вычислительных задач, в особенности — связанных с перебором. Зато такие задачи, как сложение двух натуральных чисел (например, 2+2), для квантового компьютера оказываются совсем не тривиальными.

Что представляют собой квантовые биты?

Физически кубиты бывают разных типов. Самые распространенные (их используют научные группы Google и IBM) — сверхпроводящие. Это кольца из сверхпроводника с небольшой изолирующей перемычкой, в которых ток течет одновременно и по, и против часовой стрелки. Иначе их называют джозефсоновскими контактами. Кроме того, существуют кубиты на базе отдельных атомов, захваченных лазерными лучами. Роль нуля и единицы в них играют состояния электронной оболочки атомов. На их основе уже были построены универсальные квантовые компьютеры. Разрабатываются кубиты и на основе наноразмерных кристаллов полупроводников — квантовых точек.

Какие задачи квантовый компьютер решает лучше классического?

Один из самых простых примеров — алгоритм Дойча. Предположим, у вас есть функция, которая может иметь значение ноль или единица, в зависимости от аргумента. Аргумент тоже может быть нулем или единицей. Всего существует четыре таких простых функции. Чтобы узнать, всегда ли эта функция выдает строго ноль или строго единицу, классическому алгоритму потребуется дважды ее вычислить. Для квантового алгоритма хватит одного вычисления.

Другой пример — алгоритм Шора для разложения натурального числа на простые множители. Классические алгоритмы могут сделать это только полным перебором, причем с ростом количества знаков в раскладываемом натуральном числе количество операций растет экспоненциально (условно, каждый знак увеличивает время расчета в 10 раз). Квантовому алгоритму требуется лишь полиномиальное время (полином от числа знаков в числе).

Есть еще несколько примеров, связанных с перебором, которые быстро решаются с помощью квантовых алгоритмов. Основной прирост производительности в таких задачах связан именно с существованием кубитов в суперпозиции состояний. Интересно, что в ряде случаев в алгоритм можно вводить суперпозицию порядка вычислений. То есть, например, одновременно проводить над числом умножение, а потом возведение в степень, и возведение в степень, а потом умножение. Такие операции позволяют выяснить за одно действие, есть ли разница между порядком выполнения двух операций (A, затем B, и B, затем A).

Кроме того, следуя природе квантового компьютера, с его помощью можно моделировать квантовые системы. Чтобы проанализировать поведение системы из 50 кубитов (здесь — частиц, которые могут быть в двух состояниях одновременно), потребуется по меньшей мере 2 50 бит оперативной памяти — не учитывая логические вентили в системе.

Как это связано с тем, с чем можно встретиться в реальной жизни?

Моделирование свойств химических веществ — в некотором смысле задача моделирования квантовых систем. Поэтому многие ученые надеются на то, что квантовые компьютеры упростят расчет свойств отдельных молекул (например, их спектров), а также поиск новых лекарств и материалов. Задачи оптимизации тоже часто связаны с перебором вариантов, например задача о коммивояжере. Постепенно появляются квантовые нейросети — с их помощью эксперты уже рассчитывали состояние молекулы водорода.

С квантовым компьютером связаны и некоторые опасения — ему по плечу оказываются многие задачи по расшифровке данных. К примеру, алгоритм шифрования RSA основан на том, что классический компьютер не может за разумное время разложить на простые множители число длиной несколько тысяч бит. Поэтому ключ дешифровки можно передавать в открытом виде. Если хакер хранит где-то набор открытых ключей и данных, зашифрованных с их помощью, то в будущем квантовый компьютер поможет ему расшифровать эти данные. Интересно, что из тех же соображений квантовый компьютер можно использовать для атаки на системы блокчейна, подобные биткоину.

Стоит отметить, что опасения, касающиеся алгоритма RSA, могут быть преждевременными. С ростом ключа будет расти и время вычисления для квантового компьютера — для ключа размером в терабит потребуется более 2 100 операций квантового компьютера. Практичность использования ключей настолько большого размера — отдельный вопрос. Тем не менее, многие компании уже начали разрабатывать методы постквантовой криптографии, одинаково сложные для дешифровки и классическим, и квантовым компьютером. Например, в некоторых версиях Chrome такие алгоритмы уже используются.

То есть квантовый компьютер уже превзошел классический?

Сейчас квантовые компьютеры находятся лишь на первых стадиях своего развития — даже многократный прирост производительности из-за использования квантовых алгоритмов не позволяет им надежно превзойти обычные компьютеры. Тем не менее, уже есть серьезные заявки на квантовое превосходство от неуниверсальных квантовых вычислителей. Это устройства, которые способны решать строго определенную задачу. В конце 2015 года Google показала, что устройство для квантового отжига D-Wave в 100 миллионов раз быстрее решает задачу оптимизации, чем обычный компьютер. Однако речь шла о специально разработанной искусственной задаче, подходящей для конкретной цели. А недавно группа китайских физиков разработала бозонный семплер, который благодаря своей квантовой природе обошел ENIAC (первый компьютер человечества) в 220 раз.

Но универсальные квантовые компьютеры, которые можно сравнивать с классическими компьютерами, все еще используют слишком малое количество кубитов — до 17 штук. Такие системы все еще можно полностью моделировать даже обычным настольным компьютером.

Сколько надо кубитов, чтобы обойти современные суперкомпьютеры?

Дело не только в кубитах. Для надежной работы квантового компьютера требуется очень низкий уровень ошибок. Эти ошибки возникают из-за декогеренции (распада суперпозиции), или из-за взаимодействия кубитов друг с другом. При том происходит обмен битами, или фазовые сдвиги. Лишь сравнительно недавно ученые научились обнаруживать такие ошибки автоматически.

Без борьбы с ошибками увеличение количества кубитов практически не увеличивает производительности системы. Так, по оценкам физиков, новая 16-кубитная система IBM лишь на 40 процентов производительнее 5-кубитного компьютера-предшественника. Сверхпроводящие кубиты этого типа совершают около одной ошибки на 100 операций. По словам специалистов IBM, коммерческий 17-кубитный квантовый компьютер за счет сниженного уровня ошибок обладает в два раза большей производительностью.

По разным оценкам, для надежной демонстрации квантового превосходства с учетом неидеальности реальных систем потребуется порядка 50 кубитов. Наращивать число кубитов очень сложно из-за процессов декогеренции.

Тем не менее, физики полагают, что эту границу скоро удастся пересечь. Так, лаборатория компании Google под руководством Джона Мартиниса планирует запустить 20-кубитный универсальный компьютер в течение ближайшего месяца. А в наиболее амбициозные планы Google входит запуск 50-кубитного универсального квантового компьютера уже к концу 2017 года.

Источник

Квантовые компьютеры — для «чайников»

Объясняем на лампочках и котиках, что такое квантовый компьютер.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Осенью прошлого года компания Google заявила, что достигла квантового превосходства. Звучит как что-то сложное и не очень нужное простому пользователю? Не совсем так. Суть этой новости в том, что сотрудники Google с помощью специального квантового компьютера смогли решить задачу, с которой даже очень крутой суперкомпьютер за разумное время не справится. Впечатляет, не так ли?

К тому же это имеет прямое отношение к безопасности ваших данных, ведь многие защитные механизмы в цифровом мире основаны как раз на том, что их нельзя взломать за разумное время. Давайте разберемся, что это за квантовый компьютер такой и стоит ли опасаться, что киберпреступники начнут пользоваться им для взлома.

Что такое квантовый компьютер

Основное отличие квантовых компьютеров от традиционных, транзисторных, которыми все мы пользуемся сейчас, — то, как они работают с данными. Привычные нам устройства, от смартфонов и ноутбуков до суперкомпьютера-шахматиста Deep Blue, хранят все в битах — так называется мельчайшая единица информации, которая может принимать всего два значения: либо ноль, либо единица.

Бит можно сравнить с лампочкой, которая либо включена (единица), либо выключена (ноль). Файл, лежащий на диске, для компьютера выглядит как набор лампочек, из которых одни горят, а другие — нет. Если взять очень много таких лампочек, то, включив одни и выключив другие, можно собрать хоть фразу «тут был Альберт», хоть Мону Лизу.

Но когда устройство решает какую-то задачу, оно включает и выключает лампочки, постоянно записывая и стирая результаты промежуточных вычислений, чтобы они не забивали память. Это занимает время, так что если задача очень сложная, компьютер будет думать долго.

Квантовые компьютеры, в отличие от своих старших братьев, хранят и обрабатывают данные с помощью квантовых битов — кубитов. Последние могут не только «включаться» и «выключаться», но и находиться в переходном состоянии или даже быть включенными и выключенными одновременно. Продолжая аналогию с лампочками: кубит — это как светильник, который вы выключили, а он все равно продолжает моргать. Или кот Шредингера, который одновременно и жив, и мертв.

Поскольку лампочки в квантовом компьютере одновременно горят и не горят, это сильно экономит время. Поэтому он решает сложные задачи намного быстрее даже очень мощного классического устройства. Например, в Google утверждают, что их квантовая машина Sycamore за три с небольшим минуты провела вычисления, над которыми обычный суперкомпьютер в теории бился бы 10 000 лет! Вот это и называют серьезным термином «квантовое превосходство».

Квантовые компьютеры в жизни

Итак, квантовые компьютеры очень быстро решают очень сложные задачи. Но почему они тогда просто не вытеснили медленные классические системы? Дело в том, что эта технология еще молода, а состояние «моргающей лампочки» — очень нестабильное, и чем больше в системе кубитов, тем труднее его поддерживать. А доступность сложных вычислений зависит в том числе от количества кубитов: с помощью двух лампочек, пусть и очень крутых, Мону Лизу не нарисуешь.

Есть и другие проблемы, мешающие квантовым компьютерам полностью заменить предшественников. Вы помните, что они обрабатывают информацию принципиально иначе? Это значит, что и программы для них нужны совершенно другие. На квантовый компьютер нельзя просто взять и установить Windows — надо с нуля разрабатывать специальную квантовую ОС и специальные же квантовые приложения.

И хотя такие попытки уже предпринимают ученые и IT-гиганты, пока что квантовые компьютеры работают примерно как внешние жесткие диски — подключаются к обычным компьютерам и управляются через них. И используются они для решения узкого круга задач — например, для моделирования атома водорода или поиска по базам данных. А вот выйти в Интернет или посмотреть видео с котиками с помощью квантового компьютера не получится.

Тем не менее многие считают квантовые вычисления перспективными. Первая компания, продающая бизнесу квантовые компьютеры, появилась еще в 1999 году. Сейчас в это направление вкладываются крупные организации, такие как американские Google, Honeywell и IBM (последняя уже предлагает клиентам доступ к своему квантовому компьютеру через облако), японская Toshiba и китайские Alibaba и Baidu. В 2019 году квантовыми технологиями заинтересовались и российские власти.

Правда, тут стоит оговориться: задача, которую решили в Google, не имеет никакой практической пользы, кроме демонстрации возможностей квантовых технологий. Погружаться в ее суть мы не будем, потому что это действительно сложно и не очень нужно обычному пользователю. Но если вы очень хотите убедиться в этом лично, описание задачи есть в отчете Google.

А еще не все согласны с утверждением Google про 10 000 лет. В IBM, например, уверены, что суперкомпьютер сможет решить эту же задачу пусть и не за три минуты, но всего за два с лишним дня. Хотя это, в общем-то, тоже ощутимая разница.

Квантовые компьютеры (пока) не угроза

Как видите, квантовые компьютеры до сих пор — скорее игрушка для ученых, чем потребительские устройства или инструмент взломщика. Что, конечно, не значит, что в будущем они не станут ближе к жизни (и опаснее). Впрочем, эксперты в области защиты данных уже сейчас готовят на них управу. Но об этом — в следующий раз.

Источник

Что такое квантовый компьютер? Разбор

Интересно, а какая сторона у монетки в тот момент, когда она в воздухе? Орел или решка, горит или не горит, открытое или закрытое, 1 или 0. Все это примеры двоичной системы, то есть системы, которая имеет всего два возможных состояния. Все современные процессоры в своем фундаменте основаны именно на этом!

При правильной организации транзисторов и логических схем можно сделать практически все! Или все-таки нет?

Современные процессоры это произведение технологического искусства, за которым стоят многие десятки, а то и сотни лет фундаментальных исследований. И это одни из самых высокотехнологичных устройств в истории человечества! Мы о них уже не раз рассказывали, вспомните хотя бы процесс их создания!

Процессоры постоянно развиваются, мощности растут, количество данных увеличивается, современные дата-центры ворочают данные сотнями петабайт (10 в 15 степени = 1 000 000 000 000 000 байт). Но что если я скажу что на самом деле все наши компьютеры совсем не всесильны!

Например, если мы говорим о BigData (больших данных) то обычным компьютерам могут потребоваться года, а то и тысячи лет для того, чтобы обработать данные, рассчитать нужный вариант и выдать результат.

И тут на сцену выходят квантовые компьютеры. Но что такое квантовые компьютеры на самом деле? Чем они отличаются от обычных? Действительно ли они такие мощные? Будет ли на них CS:GO идти в 100 тысяч ФПС?

Небольшая затравочка — мы вам расскажем, как любой из вас может уже сегодня попробовать воспользоваться квантовым компьютером!

Устраивайтесь поудобнее, наливайте чай, будет интересно.

Глава 1. Чем плохи обычные компьютеры?

Начнем с очень простого классического примера.

Представим, что у вас есть самый мощный суперкомпьютер в мире. Это компьютер Фугаку. Его производительность составляет 415 ПетаФлопс.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Давайте дадим ему следующую задачку: надо распределить три человека в две машины такси. Сколько у нас есть вариантов? Нетрудно понять что таких вариантов 8, то есть это 2*2*2 или 2 в третьей степени.

Как быстро наш суперкомпьютер справится с этой задачей? Мгновенно! Задачка-то элементарная.

А теперь давайте возьмем 25 человек и рассадим их по двум шикарным лимузинам, получим 2 в 25 степени или 33 554 432 варианта. Поверьте, это число тоже плевое дело для нашего суперкомпьютера.

А теперь 100 человек и 2 автобуса, сколько вариантов?

Считаем: 2 в 100 степени — это примерно 1.27 x 1030 или 1,267,650,600,228,229,401,496,703,205,376 вариантов.

Теперь нашему суперкомпьютеру на перебор всех вариантов понадобится примерно 4.6*10^+35 (4.6 на 10 в 35 степени) лет. А это уже очень и очень много. Такой расчет займет больше времени чем суммарная жизнь сотен вселенных.

Суммарная жизнь нашей вселенной: 14 миллиардов лет или 14 на 10 в 9 степени.

Даже если мы объединим все компьютеры в мире ради решения, казалось бы, такой простой задачки как рассадка 100 человек по 2 автобусам — мы получим решение, практически никогда!

И что же? Все? Выхода нет?

Есть, ведь квантовые компьютеры будут способны решить эту задачку за секунды!

И уж поверьте — использоваться они будут совсем не для рассадки 100 человек по 2 автобусам!

Глава 2. Сравнение. Биты и Кубиты

Давайте разберемся, в чем же принципиальная разница.

Мы знаем, что классический процессор состоит из транзисторов и они могут пропускать или не пропускать ток, то есть быть в состоянии 1 или 0 — это и есть БИТ информации. Кстати, рекомендую посмотреть наше видео о том как работают процессоры.

Вернемся к нашему примеру с двумя такси и тремя людьми. Каждый человек может быть либо в одной, либо в другой машине — 1 или 0.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер
Для решения процессору надо пройти через абсолютно все варианты один за одним и выбрать те, которые подходят под заданные условия.

В квантовых компьютерах используются тоже биты, только квантовые и они принципиально отличаются от обычных транзисторов.

Они так и называются Quantum Bits, или Кубиты.

Что же такое кубиты?

Кубиты — это специальные квантовые объекты, настолько маленькие, что уже подчиняются законам квантового мира. Их главное свойство — они способны находиться одновременно в 2 состояниях, то есть в особом состоянии — суперпозиции.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Фактически, это и есть принципиальное отличие кубитов от обычных битов, которые могут быть только 1 или 0.

Суперпозиция — это нечто потрясающее. Считайте что кубиты — это одновременно открытая и закрытая дверь, или горящая и не горящая лампочка….

В нашем случае они одновременно 1 и 0!

Но квантовая механика говорит нам, что квантовый объект, то есть кубит, находится в суперпозиции, пока ты его не измеришь. Помните монетку — это идеальный пример суперпозиции — пока она в воздухе она одновременно и орел, и решка, но как только я ее поймал — все: либо орел, либо решка! Состояние определилось.

Надо понять, что эти кубиты и их поведение выбираются совсем не случайно — эти квантовые системы очень строго определены и их поведение известно. Они подчиняются законам квантовой механики!

Квантовый компьютер внутри

Говоря о самом устройстве, если мы привыкли к полупроводникам и кремнию в обычных процессорах, то в случае квантовых компьютеров люди все еще ищут, какие именно квантовые объекты лучше всего использовать для того, чтобы они выступили кубитами. Сейчас вариантов очень много — это могут быть и электроны со своим спином или, например, фотоны и их поляризация. Вариантов множество.

И это далеко не единственная сложность, с которой столкнулись ученые! Дело в том, что квантовые кубиты довольно нестабильны и их надо держать в холодном месте, чтобы можно было контролировать.

И если вы думаете, что для этого будет достаточно водяного охлаждения вашего системника, отчасти вы правы, только если залить туда жидкий Гелий, температура которого ниже минус двухсот семидесяти градусов Цельсия! А для его получения используются вот такие вот здоровые бочки.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Фактически, квантовые компьютеры — это одни из самых холодных мест во вселенной!

Принцип работы квантового компьютера

Давайте вернемся к нашей задачке про трех людей и две машины и рассмотрим ее с точки зрения квантового компьютера:

Для решения подобной системы нам понадобится компьютер с 3 кубитами.

Помните, что классический компьютер должен был пройти все варианты один за одним? Так вот поскольку кубиты одновременно имеют состояния «1» и «0», то и пройти через все варианты он сможет, фактически одновременно!

Знаю, что прозвучит максимально странно, но представьте, что в данной ситуации наши три кубита создают 8 различных параллельных миров, в каждом из которых существует одно решение, а потом они все собираются в один! Реально «Мстители» какие-то!

Но что же получается? Он выдает все варианты сразу, а как получить правильный?

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Для этого существуют специальные математические операторы, например оператор Грувера, который позволяет нам определять правильные результаты вычислений квантовых систем! Это специальная функция, которая среди всех возможных вариантов находит нужный нам.

Помните задачку про 100 человек в 2 автобуса, которую не смогли бы решить все современные компьютеры вместе взятые? Для квантового компьютера со 100 кубитами эта задачка все равно что семечку щелкнуть! То есть компьютер находится одновременно в 2 в 100 степени состояний, а именно:

1,267,650,600,228,229,401,496,703,205,376 — вот столько состояний одновременно! Столько параллельных миров!

Думаете, что всё это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? Да, вы правы. Есть куча нюансов и ограничений. Например, ошибка. Проблема в том, что кубиты, в отличие от обычных битов, не определены строго.

У них есть определенная вероятность нахождения в состоянии 1 или 0. Поэтому есть вероятность ошибки и чем больше кубитов в системе, тем больше суммарная вероятность, что система выдаст неправильный ответ. Поэтому зачастую надо провести несколько расчетов одной и той же задачи, чтобы получить верный ответ.

Ну то есть как верный? Он всегда будет содержать в себе минимальную возможность ошибки вследствие своей сложной квантовой природы, но ее можно сделать ничтожно малой, просто прогнав вычисления множество раз!

Квантовые компьютеры сегодня

Теперь перейдем к самому интересному — какое состояние сейчас у квантового компьютера? А то их пока как-то не наблюдается на полках магазинов!

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

На самом деле все, что я описал выше, это не такая уж и фантастика. Квантовые компьютеры уже среди нас и уже работают. Их разработкой занимаются GOOGLE, IBM, INTEL, MICROSOFT и другие компании поменьше. Кроме того в каждом большом институте есть исследовательские группы, которые занимаются разработкой и исследованием квантовых компьютеров.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер
Сундар Пичаи и Дэниэл Сэнк с квантовым компьютером Google. Октябрь 2019

В октябре прошлого года, в журнале Nature, Google выложила статью, которая шарахнула по всему миру огромными заголовками — КВАНТОВОЕ ПРЕВОСХОДСТВО!

В Google создали квантовый компьютер с 53 кубитами и смогли решить задачку, за 200 секунд, на решение которой у обычного компьютера ушло бы 10000 лет!

Конечно IBM было очень обидно и они начали говорить, что задача слишком специальная, и вообще не 10000 лет, а 2.5 дня, но факт остается фактом — квантовое превосходство было достигнуто в определенной степени!

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Так что теперь вопрос считанных лет, когда квантовые компьютеры начнут использоваться повсеместно! IBM, например, только что анонсировали что в 2023 году создадут коммерческий квантовый компьютер с 1121 кубитами!

Чтобы вы понимали калькулятор Google даже не считает сколько будет 2 в 1121 степени, а просто говорит — бесконечность! И это совсем не предел.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Уже ведется разработка компьютеров на миллионы кубитов — именно они откроют истинный потенциал квантовых вычислений.

Более того, вы уже сейчас можете попробовать самостоятельно попробовать квантовые вычисления! IBM предлагает облачный доступ к самым современным квантовым компьютерам. Вы можете изучать, разрабатывать и запускать программы с помощью IBM Quantum Experience.

Но зачем вообще нужны квантовые компьютеры и где они будут применяться?

Естественно, не для распихивания людей по автобусам.

Задач множество. Главная — базы данных и поиск по ним, работа с BigData станет невероятно быстрой. Shazam, прокладывание маршрутов, нейронные сети, искусственный интеллект — все это получит невероятный толчок! Кроме того симуляции и моделирование квантовых систем! Зачем это надо — спросите вы?

Это очень важно, так как появится возможность строить модели взаимодействия сложных белковых соединений.

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Это станет очень важным шагом для медицины, открывающим просто умопомрачительные просторы для создания будущих лекарств, понимания того как на нас влияют разные вирусы и так далее. Простор огромен!

Чтобы вы примерно понимали какая это сложная задачка, мы вернемся в примеру с монеткой. Представьте что вам надо заранее смоделировать что выпадет — орел или решка.

Надо учесть силу броска, плотность воздуха, температуру и кучу других факторов. Сложно? Ну не так уж!

А теперь представьте, что у вас не один человек, который кидает монетку, а миллион разных людей, в разных местах, по-разному кидают монетки. И вам надо рассчитать что выпадет у всех! Вот примерно настолько сложная эта модель о взаимодействии белков.

Кроме того, вы наверняка слышали о том, что квантовые компьютеры сделают наши пароли просто пшиком, который можно будет подобрать за секунды. Но это уже совсем другая тема…

Вывод

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

Какой вывод из всего этого мы можем сделать, квантовый компьютер — это принципиально новая система. Она отличается от обычных компьютеров в самом фундаменте, в физических основах на которых работает.

Их на самом деле даже нельзя сравнивать! Это все равно, что сравнивать обычные счеты и современные компьютеры!

какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть фото какие задачи решает квантовый компьютер. Смотреть картинку какие задачи решает квантовый компьютер. Картинка про какие задачи решает квантовый компьютер. Фото какие задачи решает квантовый компьютер

И конечно есть большие сомнения, что вы когда-нибудь сможете прийти в магазин и купить свой маленький квантовый процессор. Но они вам и не нужны. Квантовые компьютеры для обычного пользователя станут как современные дата-центры, то есть нашими невидимыми помощниками, которые расположены далеко и которые просто делают нашу жизнь лучше или как минимум другой!

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *