«Мы на пороге второй квантовой революции»

Аватар пользователя avex

На прошлой неделе отечественная наука тихо отпраздновала громкое событие: в России впервые заработал прототип квантового компьютера. Руководитель проекта физик Валерий Рязанов объяснил «Огоньку», как ловят атомы для квантовых вычислений, рассказал, из-за чего общество изменило отношение к науке, и предсказал смерть обычной электроники, заодно пообещав бесшумные самолеты и левитирующие поезда.

Один из первых российских квантовых компьютеров (он только что выполнил первый квантовый алгоритм — алгоритм Гровера) находится в здании Московского института стали и сплавов. Спустившись по запутанным коридорам в подвал, вы слышите умиротворяющее стрекотание — так работает охлаждающая система на базе гелия, погружающая квантовый компьютер в температуру лишь на несколько долей градуса выше абсолютного нуля. Большую часть помещений здесь занимает гигантский холодильник и система экранирования: кубиты — основа квантового компьютера — очень хрупкие и разрушаются от любого воздействия: от тепла, шума, пыли… Что касается самих, в целом привычных микросхем, то они расположены на блестящем чипе. Но главное, конечно, глазу не видно. Кубиты можно рассмотреть только в электронный микроскоп: их основные элементы имеют ширину всего 200 нанометров (1 нм равен одной миллиардной части метра), так что в диаметре одного человеческого волоса может поместиться около 500 таких элементов.

— Валерий Владимирович, ВЦИОМ выяснил, что 70% россиян не могут назвать ни одного достижения нашей науки за последние годы. То есть подавляющая часть населения ничего не знает про ваши прорывы на квантовом поприще. Обидно вам за российскую науку?

— Тут можно говорить про разные уровни обиды. В первую очередь, в обществе в целом изменилось отношение к науке. Конечно, во многом этому способствует самый доступный медиапродукт — телевидение, которое сегодня посвящает целые каналы лженауке. Но и сама наука иногда себя дискредитирует, когда появляются передачи, где ученые рассказывают, скажем, про исцеляющую силу углерода. В итоге эта вседозволенность царит на всех уровнях научного сообщества. Например, раньше всем было известно, кто хороший ученый, а кто плохой, кому можно доверять, а кому нет. Да и правительство, еще со времен атомного проекта, ориентировалось именно на оценку самого научного сообщества.

Сегодня же в науке работают совсем другие каналы поступления информации и методы принятия решений. И иногда руководителями важных профильных институтов становятся не реальные эксперты, а те, кто завел нужные знакомства с чиновниками.

Затем они приходят к нам в лабораторию и предлагают проекты, в которых собираются черпать энергию из ничего с прямым нарушением всех физических законов. Когда разговариваешь с такими людьми, понимаешь, что они, мягко говоря, некомпетентны…

— А как бы вы назвали этот этап в развитии науки по существу? Эпоха ядерной физики прошла. И какая настала?

— Нынешнее состояние физики называется эпохой второй квантовой революции. Первая произошла, когда открыли квантовую механику, добрались до атома и поняли, как взаимодействуют атомные силы. Это привело к появлению лазеров, транзисторов, ядерного оружия, а впоследствии — мобильной связи и интернета, светодиодных ламп и МРТ. А вот с конца XX века мир находится на пороге второй квантовой революции. И если во время первой основой технологий и приборов было управление коллективными квантовыми явлениями, то сейчас речь идет о способности управлять сложными квантовыми системами на уровне отдельных частиц, например атомов и фотонов. Тот же самый сверхпроводниковый кубит — основа современных квантовых компьютеров — это, по сути, рукотворный атом. Его особенность в том, что он может принимать не только состояния «0» или «1», как в обычном компьютере, но и множество «промежуточных», являющихся суперпозицией состояний «0» и «1». За счет этого вычисления в квантовом компьютере происходят в миллиарды раз быстрее, чем в обычном.

— Как же вы управляете отдельным атомом?

— Чтобы управлять, его нужно сначала поймать или изготовить искусственно. Ученые ловят атом в буквальном смысле — с помощью особых электромагнитных или оптических ловушек, а затем охлаждают с помощью лазера. На таких атомах или ионах основываются вполне естественные для квантовых вычислений подходы. Но тут возникает принципиальная сложность. Чтобы заработал обычный компьютер, должно взаимодействовать огромное количество элементов. Для работы квантового компьютера тоже нужно организовать взаимодействие, но как сделать так, чтобы начали управляемо взаимодействовать два атома? Мы считаем, что если двигаться по проторенной тропе использования естественных атомов, то квантовый компьютер создать будет трудно. Так что на первый план выходит реализуемый нами подход, связанный с использованием сверхпроводниковых наноструктур из «искусственных атомов». Таким образом, нужно заниматься не традиционными информационными технологиями и физикой, а новой наукой, то есть фундаментальной физикой искусственных квантовых систем. В квантовом компьютере как раз очень много физики.

— В этом году в России появилась дорожная карта развития квантовых технологий. Судя по ней, основным потребителем квантовых вычислений является государство — борьба с преступностью, оборонка, банкинг. В каких областях это еще актуально?

— Нынешний этап развития квантовых технологий тесно связан с программой Цифровой экономики, которую сейчас бурно обсуждают в правительстве. Я состою в нескольких комиссиях по направлениям квантовых технологий. Одно из них — квантовые коммуникации — сейчас решает задачу, как запустить одиночные фотоны через оптоволокно или открытое пространство, чтобы использовать их для телекоммуникаций. Это нужно для создания технологий самой надежной защиты при передаче данных. Защита основана на применении фундаментальных законов квантовой физики, которые невозможно обойти: подслушать такую линию невозможно в принципе, потому что, грубо говоря, при любой попытке это сделать фотон разрушится. Но пока технология с использованием оптоволокна работает лишь на очень небольших расстояниях, а в квантовых коммуникациях через открытое пространство, кстати, дальше всех продвинулись китайцы.

— А как же сам квантовый компьютер, который, как говорят, сможет открыть все существующие шифры?

— Вокруг квантового компьютера много легенд. В данном случае речь идет о квантовом алгоритме, дающем возможность быстро разлагать числа на простые множители. Обычный компьютер не может перебирать огромное количество комбинаций и «захлебывается» в случае, когда в числе более 5–7 множителей. А квантовый, который умеет использовать квантовый алгоритм Шора, в теории и впрямь может расшифровать любой традиционный код. Но в реальности уже существуют новые типы кодов, с которыми, возможно, квантовый компьютер и не справится.

Русский след

— Недавно на выступлении в МФТИ один ученый из Италии сказал: «В теоретической физике известен факт: если вы сталкиваетесь с проблемой, то ее, скорее всего, уже решили русские лет сорок назад». Можно ли такое сказать про квантовые технологии? Ведь большинство Нобелевских премий, которые получали наши физики, так или иначе связаны с квантовым направлением. Вы застали старую школу? И осталось ли от нее что-то сегодня?

— Я окончил физфак Казанского университета в 1975 году, защитив диплом на стыке ядерной физики и физики твердого тела. К последней, как известно, относится актуальное сегодня явление сверхпроводимости. Кто-то мне тогда рассказал о новом Институте физики твердого тела в Подмосковье. Я поехал в Черноголовку разговаривать с тогдашним директором академиком Юрием Осипьяном. В 36 лет он стал замом академика Георгия Курдюмова — одного из организаторов известного ЦНИИ чермета, заложившего основу советской металлургии, а в те годы также являющегося директором-организатором Института физики твердого тела. Кстати, именно Курдюмов в свое время разгадал секрет булатной стали, объяснив природу мартенсита — особой структуры сплавов, появляющейся при закаливании. Сам Осипьян был человеком с потрясающим кругозором, знакомый со всей плеядой блестящих физиков того времени. Так что не случайно именно его попросили стать директором нового института в Черноголовке, которая была сначала не лучшим местом.

— Почему?

— Она создавалась как взрывной полигон при Институте химической физики АН СССР, где активно занимались физикой горения и взрыва. И лишь потом Черноголовка стала большим научным центром Академии наук. В Институте физики твердого тела образовался совершенно замечательный набор ученых, куда я попал случайно. Мне довелось работать под руководством очень интересного человека Вадима Шмидта, сына Василия Шмидта — наркома труда в первом правительстве Ленина, которого расстреляли в 1938 году. То есть мой руководитель был сыном «врага народа».

— Непонятно, как его при этом взяли на работу.

— После школы его как раз никуда не брали, и он попал в Московский энергетический техникум, рассказывал, как голодной зимой студенты рубили топором замерзшую капусту и ели ее. Тем не менее затем он окончил МГУ, стал блестящим экспериментатором в Институте металлургии, откуда его выгнали, устроив позорное судилище: он подписал письмо в защиту кого-то из диссидентов. В итоге этот замечательный ученый три года был безработным, ходил на лекции будущего Нобелевского лауреата академика Виталия Гинзбурга и потом под его началом стал заниматься теорией сверхпроводимости. Вадим Шмидт опубликовал пионерские вещи и открыл новое важное направление в физике сверхпроводников. Именно под его руководством я неожиданно стал заниматься тем, из чего сейчас делают кубиты для квантового компьютера.

 Как сверхпроводимость связана с квантовыми технологиями?

— Сверхпроводимость лежит в основе многих квантовых эффектов. Это интересное явление было открыто еще в 1911 году. Оно связано со способностью некоторых материалов пропускать электрический ток без потерь. В обычном металле каждый электрон живет своей жизнью: он летит, ударяется о кристаллическую решетку, умирает и возрождается — эта система обеспечивает сопротивление. Однако в некоторых материалах при низкой температуре все электроны ведут себя как единая квантовомеханическая волна и двигаются без сопротивления — это и называется сверхпроводимостью. Температура, при которой материал переходит в сверхпроводящее состояние, зависит от электронной структуры материала. Надо признать, что ученые до сих пор до конца не могут описать, как именно это происходит, например, в высокотемпературных сверхпроводниках. Поэтому поиск таких проводников осуществляют почти методом «тыка».

— Видимо, по той же причине до сих пор не созданы сверхпроводники, работающие при комнатной температуре. Это же давняя мечта человечества…

— Я прекрасно помню, как мы вместе с Вадимом Васильевичем (Шмидтом.— «О») ходили на семинары разных умных людей, включая сотрудников Виталия Гинзбурга, которые считали, что сверхпроводимость нельзя получить при температуре выше 30 градусов Кельвина (–243 градуса Цельсия.— «О»). Но природа все устроила намного мудрее, и оказалось, что этот барьер все-таки можно переступить. В 1980-х открыли высокотемпературную сверхпроводимость. Правда, температура сверхпроводящего перехода все еще далека от комнатной: самая высокая температура для сверхпроводимости составляет около –70 градусов Цельсия для сульфида водорода при чрезвычайно высоком давлении. При нормальном давлении верхний предел где-то около –140 градусов.

 В итоге с момента открытия сверхпроводимости прошло больше века, но реально сверхпроводники научились применять только в МРТ, где используют сверхпроводящие магниты?

— Не только. Их применяют при строительстве коллайдеров, в энергетике — уже построены первые пробные линии электропередачи из сверхпроводящих кабелей в США, ФРГ и Дании. В Японии вот уже 15 лет испытывают поезда на магнитной подушке, которые могут развивать скорость 580 километров в час. Но пока все это хлопотно и очень дорого. Кроме того, в обществе есть своего рода криофобия, то есть страх перед проблемами, связанными с охлаждением до температур ниже точки сверхпроводящего перехода.

Валерий Рязанов окончил физический факультет Казанского университета

Валерий Рязанов окончил физический факультет Казанского университета

Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ

— А насколько оправдан страх, что закончится гелий-3, которым охлаждают квантовые кубиты? На Земле он ведь почти не встречается, а добывать из трития — проблематично. Пишут, что у России и США есть некоторые его запасы, но они подходят к концу.

— Для охлаждения квантовых систем гелия-3 нужно не так много. А в других случаях для охлаждения используют менее дорогой гелий-4 и жидкий азот.

— Airbus, как известно, планирует создать бесшумный полностью электрический гражданский самолет со сверхпроводящим мотором к 2050 году. Это реально?

— Это вполне реальные проекты, связанные с применением сверхпроводящей керамики, которая, как известно, легче, чем металл. Но тут встает вопрос о том, чтобы перейти от лабораторных образцов к жизни. В авиапромышленности это происходит очень не скоро. У нас в России, к слову, тоже кое-что делается в этом направлении. Например, в МАИ недавно был испытан мощный электрический двигатель с применением сверхпроводящих материалов. В будущем, наверное, такие моторы могут стать альтернативой реактивным, которые наносят вред окружающей среде и являются источниками повышенного шума. Правда, внедрить эти инновации в нашей стране крайне сложно: вкладываться в будущее, к сожалению, сегодня не модно. Все хотят получить прибыль завтра.

— Говорят об использовании сверхпроводимости для размагничивания боевых кораблей. Такое реально?

— Почему нет? Военные корабли размагничивают перед выходом в море, чтобы снять электромагнитное поле корабля, улучшить работу навигации и защитить от наведения высокоточных систем оружия. Есть, конечно, суда из немагнитных материалов, например, из латуни, но в основном их применяют для геофизических исследований. Только они настолько дорогие, что у военных на них денег не хватит. Так что идеи включать какие-то варианты модификации на основе сверхпроводимости, как в случае с самолетами, так и с кораблями, здравые.

Ускользающий кубит

Практически всю жизнь он занимается квантовыми эффектами, нанотехнологиями, наноэлектроникой и сверхпроводящими кубитами

Практически всю жизнь он занимается квантовыми эффектами, нанотехнологиями, наноэлектроникой и сверхпроводящими кубитами

Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ

— Каким образом ваш интерес к сверхпроводимости вылился в работу над квантовым компьютером?

— Явление сверхпроводимости было открыто в начале ХХ века, а вот сверхпроводниковая электроника зародилась только в 1960-е после открытия эффекта Джозефсона: английский физик Брайан Джозефсон догадался, что два сверхпроводящих слоя, разделенные прослойкой изолятора толщиной в несколько атомов, будут вести себя как единая система. Применив к такой системе принципы квантовой механики, он показал, что электроны проходят через диэлектрик без сопротивления благодаря особому туннельному эффекту. Вскоре предсказание Джозефсона подтвердилось экспериментально. Возможно, что именно важное прикладное значение эффекта — вплоть до возможности его применения для разработки искусственного интеллекта — вскоре «переключило» Джозефсона на исследования человеческого разума.

 После получения Нобелевской премии он вообще занялся парапсихологией.

— Тем не менее джозефсоновские переходы — базовый элемент современной сверхпроводящей электроники. Открытие эффекта Джозефсона привело к созданию СКВИДов (Superconducting Quantum Interference Device, сверхпроводящих квантовых интерферометров). Фактически эти устройства представляют собой сверхчувствительные магнитометры. Именно с них мы начали в 1980-е Черноголовке.

 Можно в паре слов объяснить, что это такое?

— Вообще магнитометр — это прибор, который, например, применяется для изучения магнитного поля Земли или поиска скрытых предметов, руд. По принципу действия напоминает металлоискатель, только реагирует на слабомагнитные металлические объекты и крупные неметаллические магнетики, имеющим собственное остаточное поле. В США, например, была программа «Rock magnetic»: ученые летали с таким магнитометром над разломами Большого каньона и предсказывали землетрясения, поскольку сдвиги коры приводят к механическим напряжениям и изменениям магнитного поля. Одно из новых направлений связано с медициной: благодаря чувствительным магнитометрам делают магнитокардиограммы, а также энцефалограммы. По информативности они, наверное, не сильно богаче электрокардиограмм, зато позволяют исследовать, например, сердце плода в чреве матери, так как вычленяют тихий локальный сигнал.

 В произведениях фантастов с помощью квантовых интерферометров можно читать мысли и записывать воспоминания на флешку. Вспомнилось об этом, когда недавно «Росатом» представил прибор для выявления центров желаний в мозге как раз на основе подобных технологий.

— По поводу центра желаний ничего сказать не могу, но вообще нейрофизиологи проводят с помощью таких приборов очень тонкие исследования, которые позволяют определить, из какой зоны головного мозга идет аномальное возбуждение при эпилепсии. Это очень перспективное направление, так как магнитные поля, излучаемые головным мозгом, в миллионы раз слабее магнитного поля Земли и потому могут быть зарегистрированы только с помощью приборов на основе сверхпроводников. Однако пока они крайне дороги (стоят 1–1,5 млн долларов.— «О»), для их работы требуется, чтобы датчики, джозефсоновские контакты, находились в сверхпроводящем состоянии. А это означает, что должна работать сложная и дорогая криогенная система.

 В 80-е вы делали первые в стране джозефсоновские переходы, что они собой представляли?

— Тогда мы их делали по довольно грубой технологии с помощью прокатного стана. Прокладывали между пластинками сверхпроводника тантала фольгу из меди и засовывали в вакуумный пресс. Получили «рекордную» толщину нормального металлического слоя, проводящую джозефсоновский ток (до 50 мкм). Для того чтобы мерить такие системы, нужна очень большая чувствительность по электрическому напряжению, поэтому на основе своего магнитометра и мостовой схемы (мостик Уинстона) мы сделали измерительный прибор пиковольтметр («пико» — одна триллионная часть.— «О»).

— За эти работы вы получили престижную по тем меркам премию Ленинского комсомола с формулировкой «за выдающиеся достижения в области науки и техники».

— Да, мы наблюдали «термоэлектрический аналог эффекта Джозефсона». Это была почетная премия, но небольшая, поэтому мы в тот же день пошли отметить это событие в ресторан «Славянский базар», где она и осталась. Премию, кстати, получил целый коллектив за несколько различных эффектов, где было несколько людей, которые потом сыграли большую роль в развитии сверхпроводниковой электроники, например, замечательный физик-теоретик Александр Буздин, который сейчас работает в Бордо и с которым мы сотрудничаем. С ним мы сделали другую интересную работу, связанную с сосуществованием ферромагнетизма и сверхпроводимости. Это достаточно смелая идея, потому что эти два явления с точки зрения физики настоящие «враги». Мы придумали делать особые слоистые структуры из таких различных материалов, они теперь используются в сверхпроводящей электронике и квантовых технологиях.

В 1990-е я стал заведующим лабораторией сверхпроводимости в ИФТТ в Черноголовке, там мы воспитали много совершенно замечательных ребят, которые почти все съехали за границу. С ними, кстати, мы не поссорились, а наоборот, всегда поддерживали очень хорошие научные и личные отношения. Именно благодаря этому я стал заниматься созданием квантовых структур — кубитов. Прежде всего этому способствовал мой бывший ученик Алексей Устинов, который работал сначала в Италии и Дании, а потом в Германии (сейчас — директор Института физики в Карлсруэ и одновременно сотрудник Российского квантового центра и НИТУ «МИСиС».— «О»). В итоге, когда в 2016-м благодаря Фонду перспективных исследований возник проект по разработке технологии обработки информации на основе сверхпроводниковых кубитов, оказалось, что я один из немногих ученых, занятых этой темой, который постоянно проживает в России.

Рязанов заведует лабораторией сверхпроводимости Института физики твердого тела РАН, работает главным научным сотрудником лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС»

Рязанов заведует лабораторией сверхпроводимости Института физики твердого тела РАН, работает главным научным сотрудником лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС»

Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ

 Почему, кстати?

— Сейчас это не очень модно произносить, но я, наверное, патриот. Есть замечательные места в мире, отличные лаборатории для работы, и нужно обязательно всюду ездить и общаться, но я очень радуюсь, когда люди возвращаются обратно в Россию. Так получилось, что квантовая тема сегодня собрала в России много замечательных умов, которые когда-то уехали из страны.

— А как вы оказались мэром Черноголовки? Тоже патриотизм?

— Эта идея стихийно возникла в годы перестройки среди ученых Черноголовки. Мы решили тогда, что городом должны управлять честные люди, имеющие отношение к науке. Договорились: будем занимать пост мэра по очереди один год. Я был первым и, к сожалению, последним. Года хватило, чтобы понять, насколько политика — грязное дело. За мной мэром стал некий управленец, к науке отношения не имеющий, который испортил весь наш идеальный план. Больше мы в эти игры не играли. А вместо нас в политику пришли олигархи.

— Вернемся к физике. Выходит, в 2016-м вам предстояло сделать квантовый кубит с нуля. И что удалось на настоящий момент?

— Мы, а это несколько взаимодействующих команд из семи институтов, разработали технологию создания сверхпроводящих однокубитных и двухкубитных схем и прототипа небольшого квантового процессора. Продемонстрировали однокубитные и двухкубитные квантовые логические операции, позволяющие создавать квантовую запутанность. При этом точность однокубитных операций превысила 99 процентов, точность двухкубитных — 90 процентов, что позволило продемонстрировать на двухкубитной схеме настоящий квантовый алгоритм Гровера — решение задачи перебора (это и сделал компьютер в МИСиС — «О»). Алгоритм Гровера является основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами данных и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию. Первый кубит, который мы сделали в 2016-м, жил менее одной микросекунды. А сейчас — порядка 50 микросекунд. На самом деле эта величина близка к той, которая сегодня достигнута в мире в реально используемых «пробных» процессорах, так что мы за три года сделали то, что в других странах создавали около двух десятков лет.

— Сколько нужно кубитов для полноценного квантового компьютера?

— Чтобы продемонстрировать реальное квантовое превосходство, надо собрать несколько десятков кубитов. Но проблема в том, что уже 30–50 кубитов обеспечивают такие решения, которые невозможно проверить на самом мощном современном компьютере. Сейчас Google представил 72-кубитный компьютер, для доказательства «квантового превосходства» им приходится делить всю структуру на небольшие кластеры, вычисления на которых возможно проверить на обычном мощном компьютере. Поэтому мы поставили для себя задачу остановится на том пределе, который проверяется на обычных самых мощных компьютерах, то есть примерно 20–30 кубитов. Это можно будет использовать для выполнения реальных задач, связанных с поиском новых материалов, в частности, для атомной промышленности.

— В этом году IBM впервые в мире открыла коммерческий доступ через облачный сервис к квантовому компьютеру IBM Q, который находится в штаб-квартире компании в Нью-Йорке. Что он собой представляет? 

— В IBM создана такая 20-кубитная система, в которой кубиты имеют времена жизни несколько большие, чем 50 микросекунд. Ребята из нашей лаборатории пытались использовать этот сервис для вычислений в области материаловедения, но пока, надо признать, все работает довольно неважно. По крайней мере, эмуляция на обычном компьютере дает более точные результаты.

 

Охладить цифру

 Создание технологии с нуля впечатляет, правда, вы сказали, что создание квантового компьютера затягивается. Также известно, что развитие обычных компьютеров тоже заходит в тупик: делать все более мощную технику трудно. Где же выход?

— Это так, но на деле сегодня существует довольно много разных альтернативных нарождающихся «электроник»: молекулярная электроника, одноэлектроника и так далее. На мой взгляд, самая перспективная среди них — цифровая сверхпроводящая электроника.

И здесь Россия могла бы не догонять весь остальной мир, как нам приходится делать в квантовых технологиях, а стать первой.

 Почему именно в этом направлении?

— Впервые о такой электронике заговорили в 1980-х у нас в стране. Это был профессор Константин Лихарев из МГУ, который затем переехал в США в Университет Стоуни-Брук. В России тоже осталось несколько групп, которые этим занимаются.

 В чем ее смысл, преимущества и недостатки?

— Суть очень проста: если в обычном компьютере в состояние нуля или единицы переключается транзистор, то здесь в качестве переключателя используются сверхпроводящие элементы. Сначала использовались элементы, которые в состоянии «ноль» находились в сверхпроводящем состоянии, а в состоянии «единица» происходили в состояние, где есть какое-то сопротивление. Лихарев с сотрудниками предложил куда более изящную сверхпроводящую электронику — так называемую одноквантовую логику (Rapid Single Flux Quantum), которая оперирует не с переключениями, а с квантами магнитного потока.

Сверхпроводящие системы потребляют очень мало энергии, и они очень быстрые, можно даже сказать самые быстрые. Например, на стандартном сверхпроводящем элементе ниобии можно сделать электронику с тактовой частотой (мощностью вычислений.— «О») в сотни гигагерц. При этом самые мощные современные компьютеры работают с единицами гигагерц. Кстати, несколько лет назад нас звали участвовать в разработке джозефсоновской магнитной памяти для сверхпроводящего процессора в рамках американской программы, но так как заказ был связан с национальными интересами США, участие русских отменили.

 И кто занимается такой электроникой в мире?

— Очень сильно в этом направлении продвинулись японцы, есть две-три сильные группы в Европе. В США действует национальная программа С3 (Cryogenic Computing Complexity, IARPA), задачей которой является не столько создание сверхпроводникового вычислителя, сколько разработка и предложение приемлемой архитектуры для производства сверхпроводниковых суперкомпьютеров.

 А в России?

— В России это пока в основном лабораторные исследования. Не так давно наконец-то появилась отдельная лаборатория в головном предприятии «Росатома», где будут заниматься как фундаментальной наукой, так и разработкой реальных устройств.

 Вы не сказали о недостатках этой электроники, почему же она остается альтернативной?

— Технические недостатки понятны — пока она громоздкая и требует критически низких температур. Но это в данном случае не главное. Речь идет не об изобретении очередного устройства, а о смене всей концепции развития технологии электроники в стране. Это нам объяснили, когда мы пытались рассказать о своих идеях наверху. За привычной полупроводниковой электроникой стоит огромное количество производств, чьих-то интересов и миллионных вложений, так что на смену концепции может уйти не одно десятилетие. Но что сама смена произойдет, у нас сомнений не вызывает.

Авторство: 
Копия чужих материалов

Комментарии

Аватар пользователя Герасименко Вова

это неизбежно, другое дело эта технология расцветёт после слома существующей финансовой системы

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, клон) ***
Аватар пользователя Reyders
Reyders(6 лет 10 месяцев)

Аватар пользователя Герасименко Вова

:))))))))))) ЗАбавно, я в микроволновке научился плавить серебро и золото, когда не было денег чтоб купить печку за 200 тысяч рублей, а нужен был оборотный капиталл, и было что плавить.

В инете есть ролики про это, работает, главное подходящую микроволновку взять:) в которой гриль есть ,там камера настроена на температуру горячую

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, клон) ***
Аватар пользователя botanica666
botanica666(10 лет 3 месяца)

Сотни гигагерц говорите?

Не единицах гигагерц уже начинают сказываться физические размеры разводки. 

А если мы еще на пару порядков поднимем частоту?

Комментарий администрации:  
*** отключен (розжиг межнациональной розни) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

А в чём проблема-то? Даже в современных процессорах блоки работают асинхронно, по-моему, уже с 2-го пентиума начиная (из-за чего эти блоки работают внутри вовсе не на единицах ГГц). С ростом частоты просто уменьшается размер блока; нынешние техпроцессы позволяют утолкать очень много в квадрат даже со стороной 10мкм.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя mastersam11
mastersam11(7 лет 4 месяца)

Проблема в геометрической точности исполнения( СВЧ - это уже не просто "ток", который одинаково бежит по проводам любой геометрии ) и в несравненно бОльшем излучении энергии вовне( т.е усиление и потерь энергии и наводок. Т.е просто так максимально плотно это уже не разместить, а многослойно - тем более )

 

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

Не, это-то понятно. Почему это по-Вашему (ну, как я понял) это нерешаемая проблема для процессоров?

Собссно, далеко тактовые частоты давно уже не передают (причём, по причинам совершенно банальным и далёким от точности геометрии - тупо из-за ненулевых емкости/индуктивности проводника на чипе и дисперсии сигнала при передаче далеко). И ничего, справились: поставили внутри умножители частоты, рассинхронизировали блоки, в общем, выходы есть.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя IvanTamerlan
IvanTamerlan(8 лет 1 месяц)

Сказывается разводка из-за длины конвеера. Какой-нибудь ASIC вполне можно разбить хоть на конвееры длиной парочку транзисторов. Т.е. арифметический сумматор будет не условные 50 блоков за такт, а всего 2 блока за первый такт, 2 блока за второй такт и т.д. Соответственно, одна команда будет выполнять не 1 такт, а 25 тактов. Но если ускорить систему в 250 раз, то на новых системах 25 тактов будут выполнять за 1/10 времени, чем на старых 1 такт. Сейчас даже без таких изменений процы разгоняют с 1-2 ГГц до 5-10 ГГц.

Проблема в охлаждении. Как только находят как избавится от сотен Ватт тепла с каждой "печки" - то можно хоть серверную стойку сделать одним сплошным процессором с интегрированной памятью и прочими элементами и это все будет при фантастической производительности жрать условные сотню ватт. Сейчас киловатт вполне может кушать обычный настольный ПК при меньшей производительности.
 

Аватар пользователя Pol Alex
Pol Alex(6 лет 6 месяцев)

Верно. И тайваньцы такой проц представили, с памятью и огромной комплексной производительностью на жидкостном охлаждении (на микроуровне)ъ

Аватар пользователя Сергейл
Сергейл(6 лет 6 месяцев)

Только вся производительность проца на 10 ггерцах уходит на коррекцию ошибок. Уже 10 лет частоты 3-4 гига предельные для стабильной работы. Ну есть отобранные до 5 ггерц. Все идет по пути увеличения количества процессорных ядер. Технологии с 45 нм до 7 нм уже, а частоты стабильные так и остались.

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение, провокатор) ***
Аватар пользователя Тоторо
Тоторо(4 года 8 месяцев)

Вообще то норм работать будет, но опять же нужна температура жидкого гелия. Вот новость более чем десятилетней давности https://cnews.ru/news/top/ibm_cozdala_chip_s_chastotoj_500_ggts 500 Ггц на обычном (почти) полупроводнике, правда электричества жрет наверно на порядок а то и два больше чем такой же по производительности сервак.

Аватар пользователя corokoc
corokoc(8 лет 2 месяца)

Чего революционно считать будем?

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

1 нормальный квантовый вычислитель заменяет ВСЮ нынешнюю исследовательскую бигфарму (и даёт в тысячи раз ещё больше).

Вся биология по сути и занимается вычислением поведения разных молекул в комплексе... просто, за неимением приличного вычислителя, биологам приходится моделировать системы в натуре и масштабе 1:1. :) Имея квантовый комп достаточной мощности, можно решать не только прямую задачу (типа, "а как поведёт себя такая-то молекула в такой-то раковой клетке?"), а замахнуться, например, на чисто вычислительное решение обратной задачи ("какая молекула нужна, чтобы связать такой-то белок в раковой клетке?").

И это только один самый очевидный пример.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя Герасименко Вова

понимаешь, теперь пойми, что произойдёт если эта технология попадёт не в те руки!

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, клон) ***
Аватар пользователя IvanTamerlan
IvanTamerlan(8 лет 1 месяц)

Ой, это намного легче - смотрим как корпорации закрывали многие фирмы методом их покупки. Типа Microsoft купила такую-то фирму и эта фирма превратилась из конфетки в навоз. Например, так говорили про Skype, который купила та корпорация.

Еще как корпорации создают запланированное устаревание в стиле "одноразовый принтер". Или Apple, которая проигрывала суды за то, что замедляла работу старых iPhone.

И прочее. А еще санкции будет проще рассчитывать, т.к. квантовый компьютер рассчитает более эффективные санкции, чем те, которые сейчас принимают. Также биолаборатории США получат хороший инструмент, с помощью которого легче создать условный вирус, уничтожающих условных славян или негров исключительно в заданных рамках и не сможет навредить США. Чем не идеальное оружие? Потом только приходи да трофеи собирай без опасности заразится. Прямо как мечтали немцы в первую мировую, когда разрабатывали и применяли хим.оружие.

Аватар пользователя Герасименко Вова

люди новые перестали рождатся, а старых не проведёшь,

Система сначала рухнет, и уже затем новые люди рождатся будут, ибо нефиг !

Смысл Системы- новая кровь, чистый вампиризм, я перекрыл канал поступления новой крови на планету, вампиры без неё здохнут:) Старой захлебнутся

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, клон) ***
Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 10 месяцев)

кхе-кхе...чему быть- тому не миновать... в условиях конкуренции, более-менее одинаковой иследовательской базы - не сделаешь - ты сделает другой...Правда есть и оптимистичная новость для вас . Природа придумала в квантовых системах механизм декоггеренции - он надежно ставит заслон экспериментаторам... Шо бы было понятно - при текущей реализации компов - только воду и аммиак и то с невысокой точночтью спектров можно симулировать...Никаких протеинов изменений конформаций протеинов в ходе ихвззаимодействия с малыми молекулами с сотянми ковалентных и тысячами водородных связей симулировать не возможно  - великая Деоггкерентность за этим присматривает 

Аватар пользователя Сергейл
Сергейл(6 лет 6 месяцев)

Говновудских киношек насмотрелся?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение, провокатор) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

Нет. Просто один из очень немногих тут, кто хоть каким-то боком в теме и отличает пропагатор от волновой функции. :)

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя Сергейл
Сергейл(6 лет 6 месяцев)

Ааа.. ну тогда ой... правда я не заметил, ну да ладно.

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение, провокатор) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

А кто ты такой, чтоб замечать? :) и почему твоё замечание - это важно? :)

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Кушелев на домашнем ПК просчитывает стереометрию белков.

 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 10 месяцев)

камерад... вы сообщите ему - что ему нужно спешить...и сегодня же отправить телеграммы в Стокгольм, дабы они отложили публикацию нобелевской премии по медицине... Его алгоритм фолдинга равняется 100500 нобелевским премиям

Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Вы не в курсе, за что выдают Нобелевские премии?  Думаю, за такое открытие не дадут. Ведь нельзя покушаться на устои классической физики, созданной британскими и прочими еврейскими "учеными".

 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 10 месяцев)

Камерад -столь выдающийся алгоритм можно продать за несколько сотен нобелевских премий любой из медицинских или биотехнологических компаний. И даже можно не так -можно только интерфейс в интернет выложить...посему тафай с рассуждениями о заговоре в нобелевским комитете в ветках где о рептилоидах рассуждают

Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Кто такой Кушелев, я в Курсе. Но он, как и ВладиславЛ, что-то в науке сделали. Вы точно знаете, что просчет белков по методу Кушелева - лажа? Или делаете вывод по остальной его деятельности?

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя Писатель
Писатель(6 лет 2 месяца)

"учеными".

Так создайте свою физику. Это, конечно, не бухтеть в интернетиках, срывая покровы с ЗОГ-а, думатьт надо... Тяжело ведь?

Комментарий администрации:  
*** Уличен в сочинении псевдостатистической дезы - https://aftershock.news/?q=comment/11334142#comment-11334142 ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

Это фрик очередной с очередной "гениальной теорией эфира". Точнее, бывший фрик, нынче мошенник по мелочи. Доит легковерных на "инвестирование" в себя, причём, вовсе не гнушается натурой, выпрашивает фототехнику, компы, флешки, якобы для работы... потом продаёт.

Бомжует и попрошайничает на жильё... самое странное, что при таком обоазе жизни у него дочь есть.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Совершенно согласен. Но структуру белков он просчитывает или это тоже обман?

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя Baurjan
Baurjan(9 лет 2 месяца)

Так любой дурак может посчитать. Проблема доказать, что расчеты верны..

Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Про любого дурака - не знаю. А про верификацию его расчетов я и спрашиваю.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 10 месяцев)

Расчеты - приведи для начала...

Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Как говорит мой заказчик, "у меня нет такой технической возможности." Я думаю, этот вопрос вам лучше обсудить с самим Кушелевым. Он делает расчет в свой самописной программе. А вот на каком алгоритме она сделана, мне неизвестно. но, с его слов, она основана на кольцегранной модели атома.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 10 месяцев)

 камерад.... мне не о чем с шарлатанми разговаривать... уж звыняй... но вопрос остался к тебе - когда кто-то чего то утверждает- то он инесет бремя доказательства..вы камерад дя начала докажите шо ваш гуру ваапче чото решил...сайт не является доказательством - ма териалы на нем могут являться копипастом...где хотя бы одна работа в рецезируемом журнале со ссылкой на работы гуру

Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Совершенно с вами согласен. Так и буду делать.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

У него вообще всё обман. :) Я ж говорю: мошенник.

Структуру белков посчитать вообще любой идиот может, и Кушелев - не исключение. Проблема в том, чтобы посчитанное сошлось с реальностью, а этого, у него, ессно, никоим боком.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя sapphir1970
sapphir1970(12 лет 4 месяца)

Понятно :)

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематические манипуляции и набросы) ***
Аватар пользователя Тоторо
Тоторо(4 года 8 месяцев)

А ПО у вас имеется? 

Аватар пользователя Максим Зотов

А ты понимаешь, что имея квантовый компьютер на руках, нормальный работающий, любая система компьютерной защиты, сделанная на традиционной электронике, взламывается с легкостью. И это только одно из свойств квантового компьютера. То, что раньше нельзя было посчитать, или было долго, на квантовой будет считаться без труда. Это даст очень большой толчок науке. 

Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 10 месяцев)

тафай камерад мы про влегкую с практической точки зрения поговорим. А именно о практической возможности реализации алгоритма Шора с длиной ключа 1024 бита. Итак после инициадизации там идет серия повортов битов . первый бит поворачивается на пи, второй на пи/2, треттий пи/4....1024 на пи/(2^1023). как осуществлетяс поворот - а тмпульсом магнитного поля. Пусть первый импульс 1 с (хотя на самом деле речь идет о микросекундах - но это не сильно влияет),2 - 1/2 секугда...ну и далее знаменитая задача о шахматах 1024 импульс 2^-1023 с= 10^-307 c... А какая на сегодняшний день доступна макисмальная точность по времени 10^-18 секунд... Ну скажите можно еще напряженность поля менть ...да скажу я вам...верное замечание - и добавлю еще 10 порядков (правда ваапче не понимаю как вы контролируемые импульсы с напряженность нанотесла получать будете)... Итого рарешение 28 порядков ...не будем мелочиться и скажем что в перспективе можно еще 12 порядков по разрешению добавить... итого 40 порядков ака 133 октав... а нужно 1024 октавы... Спите спокойно камерад. Великий король Энтропий и ейная супруга Великая Декоггеренция охраняет вас от посягательств хакеров в белых воротоничках . (в голову ещ мыслб посчитать флуктуации вносимые космическим реликтом)... Единственное место где реально возможен прорыв , это в в механизме генерпции псевдослучайных простых чисел - в слабости этих алгоритмов с точки зрения квантовых вычислений  

Аватар пользователя Polaris
Polaris(8 лет 5 месяцев)

Во-во.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

А 1024-бита на спинах - губа не треснет? Я так, на всякий случай спрашиваю. :) 

Есть же множество вариантов реализации кубитов.

И в алгоритме Шоре (в конкретной задаче разложения) есть интересная практическая возможность, о которой мало пишут: ограничение пространства поиска. Справедливо для многих квантовых алгоритмов, можно же даже из сверхзашумлённого итога извлечь результат. Если я получил перераспределение вероятностей, по которому в первом бите ключа с 70% вероятностью 1, во втором - с 70% вероятностью ноль и так далее (пробегая "малошумящим" окном по всему регистру или выполняя операцию на многих регистрах одновременно с соотвествующими поправками), я резко сокращаю пространство поиска... точнее, ранжирую ключи в порядке вероятности, и проверять (классическим компом) я начну, ессно, с наиболее вероятных.

А пятно наибольшей плотности вероятности по сравнению со полным фазовым простором - ма-ааленькое. Почему, собссно, даже относительно дохлый (в смысле быстродействия и размера регистра) КК угрожает даже шифрам с большими ключами.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 10 месяцев)

1024 бита у меня сейчас по умолчанию генерит ssh-keygen (а может уже и 2048)...

>>>>>>>>>>>>Если я получил перераспределение вероятностей, по которому в первом бите ключа с 70% вероятностью 1, во втором - с 70% вероятностью ноль и так далее (пробегая "малошумящим" окном по всему регистру или выполняя операцию на многих регистрах одновременно с соотвествующими поправками), я резко сокращаю пространство поиска...

это не побитовый взлом wep...вы не можете получить один бит... В интерференции (поиске скрытого периода) учавствуют все биты сразу...

Аватар пользователя Сергейл
Сергейл(6 лет 6 месяцев)

Ничего не даст. Науку двигают идеи и гении, а не быстрее посчитать. Приведи пример открытия сделанного с помощью супер компа? Допиливать технологии да, помогает, но не больше.

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение, провокатор) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 4 месяца)

Так, блин, нравится, когда люди без понятия вообще, рассказывают, где что как даст и что там где кому помогает. :)

Сейчас безумное количество учёных именно "допиливают технологии". Как в той же фарме. Сейчас новое лекарство - это "открытие", ну или плот муторного и дико дорогого труда. А должно быть - расчётом.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя Сергейл
Сергейл(6 лет 6 месяцев)

Назови новое лекарство. На основе новой формулы и реально работающее по реальной болезни. И опиши, как в его открыти помог суперкомп. Ты извини, но ты тупо балаболка, насмотревшаяся фантастики. Ты хотя бы прчитай кае используют суперкомпы. При этом прибавь, что квантовые компы пока только в теории существуют, а на практике, ничего реально применимого нет. Сейчас китайцы (у них большинство самых быстрвх суперов и а том числе 2 на первых местах с охренительным отрывом) считают что? Попробуй найти инфу. Хрен там. По первой десятке? Хрен там, одна болтовня про корабли бороздящие просторы большого театра. Есть у меня подозрение, что нахрен эти компы в общем не нужны оказались и толку от них нет. Если есть реальные данные, по реальным предметам, в студию... но не теории о сферической курице(типа термояд или работа мозга), а именно прикладное.

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение, провокатор) ***
Аватар пользователя ВладиславЛ
ВладиславЛ(5 лет 7 месяцев)

Можно и иначе - что считать истинно квантовым вычислением? 

Комментарий администрации:  
***отключен (антигосударственная пропаганда, систематические набросы) ***
Аватар пользователя Tetrao
Tetrao(4 года 10 месяцев)

"Эпоха ядерной физики прошла". Дальше читать не стал. Уж простите.

Аватар пользователя Testudo
Testudo(5 лет 1 месяц)

Мне тоже стало смешно. 

Аватар пользователя Bazyaka
Bazyaka(8 лет 2 месяца)

Это ж дурналист! Что вы от него хотите?

Страницы