В России создали основной элемент квантовых компьютеров

Аватар пользователя TDN

Ученые Российского квантового центра (РКЦ), МФТИ, МИСиС и ИФТТ РАН создали первый в России сверхпроводящий кубит – основной элемент будущих квантовых компьютеров, которые смогут превзойти самые мощные современные суперкомпьютеры, говорится всообщении РКЦ.

«Это важный шаг, необходимый для создания квантовых вычислительных устройств, которые в будущем произведут революцию в области вычислительной техники», – сказал генеральный директор РКЦ Руслан Юнусов.


Квантовые биты или кубиты – главный составной элемент будущих квантовых компьютеров, которые работают благодаря эффектам квантовой физики. Они смогут выполнять вычисления, которые недоступны даже самым мощным современным компьютерам. Как считают ученые, квантовые компьютеры позволят совершить следующий большой скачок в области вычислений.

Элементы классических компьютеров могут хранить только один бит – 1 или 0. Кубиты – это квантовые объекты, которые могут находиться в суперпозиции двух состояний, то есть кодировать сразу логическую единицу и ноль, что создает принципиально новые возможности для обработки информации. Компьютер из нескольких тысяч кубитов может легко превзойти мощнейшие современные суперкомпьютеры в решении целого ряда вычислительных задач.

В роли кубитов могут выступать атомы или электроны, данные кодируются в их спине. Однако такие кубиты крайне неустойчивы к внешним воздействиям, их состояние легко разрушается из-за внешних «шумов», процедура считывания и записи информации на них крайне сложна, как и ловушки, которые используются для их хранения.

В начале 2000-х годов ученые обнаружили, что можно создавать «искусственные атомы», которые ведут себя в соответствии с законами квантовой физики, но значительно проще в использовании. Одни из таких объектов – джозефсоновские контакты, состоящие из двух сверхпроводников, разделенных тонким слоем диэлектрика. Электроны благодаря квантовым эффектам могут «просачиваться» (туннелировать) сквозь диэлектрик.

Кубиты, построенные из нескольких джозефсоновских контактов, ведут себя как атомы. Они могут находиться в основном и возбужденном состоянии, излучать и поглощать фотоны. Такие кубиты могут быть созданы с помощью существующих методов литографии, на которых основано современное производство микросхем.

Созданные российскими учеными кубиты состоят из четырех джозефсоновских контактов на «петле» размером в один микрон.

«Мы создали инструмент, средство для проведения дальнейших исследований в области квантовых вычислений. С его помощью мы сможем достичь научных результатов, которые пока не получал никто в мире», – отметил Олег Астафьев.

«Наша работа свидетельствует, что в России теперь есть технологии и команды ученых, которые могут включиться в мировую гонку построения квантовых компьютеров», – добавил Алексей Устинов.


Источник

Сообщение на сайте "Российского Квантового Центра"

Комментарии

Аватар пользователя Композитор
Композитор(9 лет 4 месяца)

а чего тут подробничать если симуляцию модели предлагается запускать на обычном компьютере? вот тебе и весь нейрокомпьютинг в неглиже - та же машина Тьюринга только в профиль.

Аватар пользователя grr
grr(9 лет 3 месяца)

а чего тут подробничать если симуляцию модели предлагается запускать на обычном компьютере?

На каком "обычном"? Сейчас очень много "обычных", и графические станции и датацентры, все они обычные. Я вот наприер читал, что специальные чипы созданы, на мемристорах, такие компьтеры никак нельзя назвать обычными. Что до теста Тьюринга, то это дурацкий тест, когда работал Тьюринг, еще ничего не знали о датамайнинге, вы к стати теста Тьюрига не пройдете, как в прочем и я, если придираться по настоящему.

Аватар пользователя Композитор
Композитор(9 лет 4 месяца)

если ты не знаешь что такое машина Тьюринга поскольку путаешь ее с тестом Тьюринга то тебе следует сперва получить некоторое базовое теоретическое образование в computer science. но я к сожалению не знаю где сейчас обучают таким премудростям так что не могу тебе ничего посоветовать. лично меня когда то в школе этому учили. давно это было.

Аватар пользователя grr
grr(9 лет 3 месяца)

если ты не знаешь

Мы на брудершафт не пили, будте вежливее, вам это ничего не стоит, а мне приятно. Кроме того, вам следовало бы выражаться яснее, тогда бы и ошибок было меньше.

машина Тьюринга

Ну так и к вопросу о посте по "ожислению" машины Тьюринга, что вас не устраивает?

лично меня когда то в школе этому учили. давно это было.

Судя по вашей реакции вы все еще там учитесь, скорее всего, где-то на уровне начальной школы...

Аватар пользователя petrostov
petrostov(9 лет 7 месяцев)

Э-э. Не понял. Принцип неопределенности Гейзенберга, тю-тю, что-ли? То есть, один их принципов квантовой механики отправили в ... куда-то там, просто собрав на коленке новый полупроводник (раз у них электрон участвует в процессе, то полупроводник). Хотя я так и не понял, как в процессе участвует фотон?

Спин они, понимаешь, на электроне собираются программировать. Крутяк.

Короче, пойду посовещаюсь с однокурсниками, которые все последние тридцать лет оставались в науке. Может физическая картина мира поменялась, а я то и не в курсах? Может гравитон наконец обнаружили, и дорога в дальний космос открыта, а мы-то все вышки нефтянные считаем.

Вот как-то так 

Аватар пользователя OratorFree
OratorFree(8 лет 11 месяцев)

>Элементы классических компьютеров могут хранить только один бит – 1 или 0. Кубиты – это квантовые объекты, которые могут находиться в суперпозиции двух состояний, то есть кодировать сразу логическую единицу и ноль, что создает принципиально новые возможности для обработки информации.


---


Я так и не смог понять этого "преимущества".

Дело в том, что эти "состояния суперпозиции" прочесть невозможно. По законам квантовой механики (вспомните кота Шрёдингера). При попытке прочесть, кубит мы прочтём либо "1" либо "0", причем случайным образом. Если конечно повторить расчет пару сотен раз, то можно набрать статистику и получить среднее если ожидаемый результат где-то в районе скажем "0,95". Но если нечто колеблется в зоне около 0.5 - т.е. нам надо знать это 0,5001 или 0,4999 то парой сотен повторений не отделаешься. Тут уже сотни тысяч. А процесс чтения и  набора статистики осуществляется обычным компьютером. И результирующий выигрыш в производительности становится каким-то призрачным. В общем фигня это какая-то. Простите за дремучесть.

Аватар пользователя Композитор
Композитор(9 лет 4 месяца)

так вычисления производятся именно в состоянии суперпозиции. без чтения. а чтение происходит только в самом конце для получения результата.

ну примерно как вот тебе задали вопрос. ты подумал. а когда тебя снова спросили ты сказал ответ.

Аватар пользователя OratorFree
OratorFree(8 лет 11 месяцев)

Ну да, я это так и понял. Поэтому так и написал : " Если конечно повторить расчет пару сотен раз..." имея ввиду повторить одни и те же расчеты квантового компьютера. Что бы таки понять, что он "насчитал". Поскольку за один раз (одно считывание результата) нельзя ничего понять - ибо результат считывания случайное число.


З.Ы.

Ну возможен конечно вариант параллельного расчета (одного и того же) на группе таких "квантовых компьютеров". Тогда считывание одно, с группы "результирующих" кубитов. Но трудно представить сотни тысяч кубитов, когда сейчас и один - большая проблема.

Аватар пользователя Композитор
Композитор(9 лет 4 месяца)

никакой случайности в считывании результата квантовых вычислений не существует. иначе это не вычисления а игра в кости.

Аватар пользователя OratorFree
OratorFree(8 лет 11 месяцев)

Так и есть игра в кости. Суть только в том, что вероятность получить при измерении "0" или "1" разная. Одно измерение ничего не даёт. Оно совершенно случайно.

Аватар пользователя grr
grr(9 лет 3 месяца)

Я не могу точно сказать, но мне кажется вся возня вокруг кубитов имеет ноги вот здесь, по сути мы формируем под некую задачу ансамбль атомов ("кубитов"), производим на них некое воздействие и считываем изменения ансамбля, это изменение и является решением уравнения. В советское время на заводах еще кое где были гидравлические аналоговые машины для решения дифуров, я забыл как они назывались и статей о них найти не могу, но они точно были я сам их видел правда совсем ребенком. По сути без этих машин было невозможно решить те задачи которые они решали, за разумное время, машины же справлялись за щитанные минуты, я не помню, но кажется они считали сопромат.

Аватар пользователя geolux
geolux(11 лет 3 месяца)

Вы правы, OratorFree . Основой немногих существующих образцов квантовых компьютеров является обычный, хоть и быстродействующий, компьютер. Его наличие в этой системе принципиально необходимо.
Все эти опытый с кубитами являются продолжением, следствием квантовомеханических опытов с квантовой нелокальностью, спутанностью-запутанностью частиц, якобы мгновенной передачей информации и даже телепортации частиц. Основаны они на нескольких постулатах и фокусах.
1. Пока мы не измерили состояние (какой-то параметр) частицы, оно неопределённо, нет у неё состояния, "размазано по вселенной".Это следствие принятой ныне в физике идеалистической философской основы (разных толкований), один из постулатов которой - существует только то, что наблюдаю.
2. Для опытов берётся обычно две частицы, которые могут иметь значения какого-то параметра только 0 или 1.
Возможных состояний такой системы вообще-то 4. Но считается, что комбинации 0 0 и1 1 очень маловероятны. То есть, если одна частица в состоянии 1, то другая - в 0 с вероятностью 0,999……… . Частицы разносятся в пространстве, но состояние их считается "размазанным", его нет, пока оно не измерено. В то мгновение, когда на передающем конце линии измерили состояние (напр. 1), считается, что оно мгновенно передалось на другой конец линии. Но там - неопределённость, пока не измерено состояние, а по обычной линии им не сообщат данные измерения на другом конце. Измеряют - точно, 0. Мгновенно передан!
Чтобы опыты по "мгновенной" передаче информации могли быть выполнены, принципиально необходима линия обычной связи между приёмным и передающим приборами (поэтому ни о какой мгновенной передаче информации не может быть и речи). Иначе состояние переданной частицы неопределённо, согласно п.1, и опыт(передача) незавершён. Именно поэтому в первую очередь в составе квантовых компьютеров нужен обычный комп.
Принцип неопределённости Гейзенберга вовсе не отвергнут в этих опытах и кубитах. Наоборот, его вариации для разных пар параметров частиц используются для обоснования научности нарушения в таких опытах предела скорости передачи информации и материи (считается, что информация материальна ?) и законов сохранения энергии в опытах по "телепортации" частиц (согласно науке физике, мгновенная передача частицы, как и идеальная прямоугольность импульса например, требует бесконечно большой энергии).
Вот как-то так, по-моему.

Аватар пользователя Композитор
Композитор(9 лет 4 месяца)

это бредятина не имеющая никакого отношения к теории квантовых вычислений и квантовым алгоритмам. для которых и нужны реальные кубиты которые принципиально невозможно эмулировать на машинах Тьюринга.

добавление: на всякий случай еще раз повторю - квантовые вычисления никоим образом не покрывают все обычные. они способны быстро вычислить лишь крайне специфичные задачи. на таких узкоспецифичных задачах разница между квантовыми вычислениями и обычными заключается в том что время работы квантового алгоритма линейно растет со сложностью. а время работы обычных алгоритмов со сложностью растет во всяких разных степенях. поэтому квантовые вычисления и выигрывают. но на жутко подавляющем большинстве задач нет никакого выигрыша квантовых над обычными вычислениями. поэтому все ожидания обывателей революции в компьютерах за счет кубитов - это их личное дикое невежество и хотелки.

Аватар пользователя grr
grr(9 лет 3 месяца)

все ожидания обывателей революции в компьютерах за счет кубитов

И какие же у нас ожидания, если не секрет?

Аватар пользователя nadekuk
nadekuk(12 лет 3 месяца)

Когда же у нас будет свой обычный, не квантовый а классический компьютер то уже?!

Страницы