МОСКВА, 28 июн — РИА Новости. Физики из России и Канады создали первый кремниевый чип, способный и хранить в себе, и манипулировать многомерными кубитами, элементарными ячейками квантовой памяти, что позволит упростить архитектуру квантовых компьютеров и ускорить их создание, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
"На данный момент мы научились управлять десятью частотами. В системе из двух фотонов это обеспечило стомерность квантовых состояний. Повышая точность изготовления резонатора и электроники, отвечающей за разложение спектра, можно будет работать почти с сотней различных цветов. Именно такая тонкая настройка позволит нарастить число квантовых состояний системы", — рассказывает Роберто Морандотти (Roberto Morandotti), профессор Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.
Кубиты представляют собой одновременно ячейки памяти и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в вычислительную систему позволяет очень быстро решать математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи перебора заняло бы время, сопоставимое со сроками жизни Вселенной.
Как рассказал РИА "Новости" Алексей Устинов, один из ведущих ученых Российского квантового центра, физики быстро научились изготавливать одиночные кубиты, способные жить достаточно долго для ведения вычислений. С другой стороны, попытки объединить несколько кубитов сталкиваются с большими трудностями из-за того, что записать и считать данные из них не так просто, как изначально казалось.
По этой причине многие ученые, в том числе и ряд физиков из России, идут иным путем — они не соединяют несколько кубитов в единую сеть, а пытаются "утрамбовать" большое количество ячеек квантовой информации внутри одного кубита. Условно говоря, такие кубиты, которые ученые называют кудитами или кутритами, могут хранить в себе не один спектр значений, а два, три или даже больше.
Морандотти и его коллеги из зарубежных вузов и научных учреждений нашли радикальное решение этой проблемы, создав чип, позволяющий "утрамбовывать" практически неограниченное количество квантовых данных в пары запутанных фотонов и считывать их при необходимости.
Этот чип, как рассказывают ученые, представляет собой микрорезонатор — полое кремниевое кольцо, внутри которого свет будет двигаться по кругу, отражаясь от стенок. Чип можно построить таким образом, что определенные импульсы будут усиливаться, а другие — гаситься, что и позволяет получать лазерные импульсы с "гребенчатым" спектром, который удобно использовать для кодирования отдельных ячеек памяти.
Благодаря этому количество значений, кодируемых в подобном световом кубите, будет зависеть только от того, насколько точно приборы смогут видеть эту световую "расческу" и различать ее отдельные "зубья".
Помимо создания квантовых компьютеров, подобные резонаторы и системы кодирования сигнала можно применять и для других целей — передачи запутанных фотонов на большие расстояния и работы сверхточных квантовых линеек. В качестве демонстрации ученые выработали пары запутанных фотонов и передали их на расстояние в 24 километра, используя обычное оптическое волокно.
Главной проблемой подобных многоуровневых кубитов, как признают физики, является то, что частицы света могут периодически теряться при передаче на большие расстояния, что накладывает жесткие ограничения на максимальное число частиц, способных одновременно участвовать в вычислениях. С другой стороны, данная проблема нивелируется тем, что ученые теперь могут обходить это ограничение, повышая уровень многомерности кубитов.
"Объединив на одном чипе генерацию многомерных запутанных фотонов с их сверхбыстрой обработкой, мы показали, что квантовыми системами можно управлять посредством стандартных телекоммуникационных элементов, таких как модуляторы и частотные фильтры. Это упростит развитие и распространение технологии", — заключает Хосе Азана (Jose Azana), коллега Морандотти по Национальному исследовательскому научному институту Канады в Квебеке.
пример научной глобализации. без этого в будущем не обойтись
Комментарии
Хотелось бы спросить у автора, как он понимает фразу:
- Привести кубиты в когерентное состояние?)
Вычислительно анизотропно связать несколько инвариантных кубитов находящихся во множестве ортогональных состояний.
Тю, та просто. Кубиы находятся в случайном состоянии. Ну так сделать так чтобы случайное поведение одного кубита полностью повторяло случайное поведение другого кубита. Та проще паренной репы.
А серьёзно говоря, муть жутчайшая, но кормятся из неё премного дармоедов.
Создадут и будут дико майнить!
Уважая камрада прилежно читал строчка за строчкой, усиленно пробуя хоть как-то представить принцип работы ... Пока не очнулся от удара лицом о стол. Проснулся от фейсом аб тэйбл, так сказать. Но материал хороший, забористый. Хорошо так пронял ...
Если доступным языком для чайников, то сейчас для передачи информации используются 2 состояния ячейки: 0 и 1. А в квантовом чипе их будет не два, а много. Дальше можете использовать таблицу умножения, чтобы понять, на сколько возрастает скорость вычислений.
Дело не в том что там много состояний, а в том что операции могут производиться над всеми состояниями одновременно.
Дв я уже после вас двоих преподавать могу идти смело это дело жертвам ЕГЭ. Спасибо.
так то такое, там английском ссылка есть на краткий обзор статьи, полная к сожалению за деньги. выйдет ли из этих квантовых игр что толковое? я не знаю если честно, объёма моих весьма поверхностных знаний о предмете явно не достаточно чтобы об этом квалифицированно судить, но эта тема мне лично на уровне интуиции кажется интересной и перспективной, в отличии от тех же криптовалют, к примеру, или массовой зеленогергетики.
Ну, горизонты этого дела для развития и технологии бигговна, конечно же ни в какое сравнение не идут.
к майнингу бигговн эти квантовые вычислители возможно и получится прикрутить, хотя как мне кажется польза будет весьма сомнительная, а вот численный обсчёт не поддающихся аналитическому моделированию систем со многими степенями свободы кмк дело более полезное, возможно даже погоду научатся предсказывать.
Бум надеяться, если это не очередной красивый распил с привлечением канадских лесорубов со степенями из великой академического толка — мощнейшей научной школы страны. Для «нас» ведь теперь и Португалия — страна целеполагание успехов у гениев получилась. И наука, вполне возможно, покруче нашей зареформированной в доску уже стала.
вполне может быть и очередной хайп, попил и т.д., но может статься что и нет. от сверхохлаждённых сред для кубитов уже пришли к средам комнатной температуры, правда в лабораториях пока, повышают количество и качество связанности элементов, даже язык приграммирования уже сочинили. путь ещё долгий предстоит, но я вот впрямую не вижу в этой задаче попилоёмкости сравнимой с "цифровизацией экономики", к примеру, или с "разработкой национальной идеи" :-)
Бггг ...
Да, товарищи. Созрела... Созрела настоятельная необходимость провести ликбез среди населения планеты АШ по части квантовых компьютеров. Ибо... эмм... ибо...
Ибо, граждане, технологии это наше всё. Владение технологиями определит за кем, так сказать, будущее. Все из вас знают, что такое электрический ток. А, ведь, ещё каких-нибудь 100 лет назад этого не знал никто. Но, Ленин бросил в массы лозунг:
- Электричество это коммунизм плюс социализм.
Да. И, как мы видим, Ильич оказался прав. Вчерашний крестьянин, подобно товарищу Корсуненко, снял лапти и пошёл осваивать электричество. И, ведь, освоил, товарищи. И именно благодаря этому Россия возглавляет список передовых стран.
Возвращаясь к нашим баранам, повторю свой вопрос. Так что же это такое - когерентное состояние?)
Не, ну чо тут размышлять. .. Мощно задвинули, да. Лохов АШ понятием загадошных колдовских процессов уже не расшевелишь — трупы в лаптях. Дык для этого-то и есть людие, которые в энтих процессах, как в песочнице ориентируется. — видют всё насквозь — фотонами жарют Не переведёте на лапотный из статьи: как у них успехи-то? Ведь пронизано всё пониманием, видимостью взаимосвязей в рамках поставленных самими перед собою задач в мосхе - всё работает уже? Обрадуйте сообщением, будьте любезны.
Эх, не простое это дело... Ну, да ладно.
Итак, возьмём фломастер и нанесём на бумагу 100 точек. Это атомы. Если мы рассмотрим их поближе, то заметим, что каждому атому соответствует своя волна Де-Бройля. Ну, то есть, рисуем вокруг каждого атома по несколько концентрических окружностей. Но так, чтобы они не пересекались с соседними.
Окружность соответствует вероятности обнаружить атом в этом месте. То есть, обнаружить атом между окружностями равна нулю? Да. Чем ближе окружность к атому, тем выше вероятность его обнаружить. Поэтому рисуем ближние окружности толстой линией, а по мере удаления от атома толщина линии уменьшается.
Впрочем, это всё лирика. Перейдём к делу. Атомы находятся в хаотичном движении с огромными скоростями. Поэтому охлаждаем их сжатым воздухом... ой, тьфу, блин... то есть, жидким гелием. До - 272° С. Их скорость уменьшится до 1см/сек. И, соответственно, увеличится длина волны Де-Бройля. Настолько, что эти волны будут перекрывать друг друга.
Теперь, если мы направим поток света, мы увидим, как эти атомы будут отбрасывать тень в виде интерференционной решётки. То есть, они выстроились в виде полосок. Про такие атомы говорят, что они находятся в когерентном состоянии.)
Неплохо. Явно обладаете популяризаторским даром. А людие-то — эту простоту понявшие и решившие приучить, — два плюс два в готовом по простейшей схеме агрегате уже сложили?
срываю покровы, недорого:
КОГЕРЕНТНОЕ СОСТОЯНИЕ квантового осциллятора - состояние, в котором произведение неопределённостей (дисперсий) координаты и импульса принимает минимально возможное значение в рамках соотношения неопределённостей.
шлите благодарность в литрах :)
Такое состояние возможно только для динамической среды, а по факту - состояние, при котором есть совпадение фаз исходного и конечного квантов, возможно это пытался донести автор... вот и использовал некорректные термины. А на счёт многомерности - пущай покажет четырехмерный кубик в нашем трехмерном пространстве - тогда поговорим...)))))
их мерность модельная, математическая, определяемая количеством степеней свободы, которые в данной модели являются следствиями наборов состояний. ну как я понял во всяком случае.
Ну в таком случа - мерность, в зависимости от системы измерения может стремиться в бесконечность...)))))
Именно такая тонкая настройка позволит нарастить число квантовых состояний системы", — рассказывает Роберто Морандотти (Roberto Morandotti), профессор Университета ИТМО в Санкт-Петербурге. - Так вот прямо на русском языке Roberto Morandotti и говорит ? Сюр какой-то ..
можно применять и для других целей — передачи запутанных фотонов на большие расстояния и работы сверхточных квантовых линеек
Ну журналяга ..
заключает Хосе Азана (Jose Azana), коллега Морандотти по Национальному исследовательскому научному институту Канады в Квебеке.
Видите - они уже перешли к телепортации.. и Морандотти стал уже сотрудником института в Квебеке ..
там каждый сотрудник нескольких заведений. посмотри список авторов и организации, в которых они трудятся, в ссылке на Nature. возможно это какая-то новая научная мода.
Пустые хлопоты....
Так эта же... Как там...
Нам же "розовые троцкисты", всякие "смешинки" и белоленточная либерастня сказали,
что в России науки нет, Академия Наук только "пилит" остатки какого-то там "советского задела", а все умы быстро сматываются в "Кремниевую долину"!
"А оно, вон, чего, Михалыч!"(с)
И как же после этого "розовым" и либерастне жЫДь?
Фантастика становится реальностью. КМК
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
До промышленного квантового компьютера, извините как до Пекина ...
При размерности одного элемента на современных кристаллах 28 нм, 10% вычислительной мощности процессора тратится на исправление ошибок вызванных излучением космических частиц(воздействие на атомы), мобильной связи (мобильник в кармане), и тд. При 14 нм уже 16% при неизменной схеме. Поэтому в современных процессорах вводятся схемы контроля и исправления ошибок. За 10 лет число элементов на кристалле (из расчета на 1 CPU) выросло в 4 раза, а производительность всего на 10-15%.
При размерностях квантовых элементов, когда влияние элементарных частиц велико, будут нужны многократные вычисления на каждом логическом элементе с последующим выбором правильного результата. По теории для 50% вероятности правильного результата надо провести 3 вычисления, для 70% - 7, для 90% -17, для 99% -31. Т.е.реальная производительность годная для бытового применения будет в 31 раз меньше пиковой. Для промышленного и военного применения на порядки меньше.
В подтверждение своих слов - военной электроники ис размерностью меньше 65 нм я не видел.
P.S. Образование - инженер конструктор-технолог электронно-вычислительной аппаратуры.
>> До промышленного квантового компьютера, извините как до Пекина ...
вполне возможно так и есть. мои субъективные ощущения мне намякивают, что квантовые дела сейчас находятся там же, где были компьютеры во времена создания первых прототипов арифмометров.
А потом - может случиться "квантовый скачок" ))))
Во-во. Философия, философия и еще раз философия. И ничего внятного.
А не развод ли вообще вся эта тема с "квантовыми компьютерами"?
Есть ли уже сейчас экпериментальные установки, дающие результаты, которые можно пощупать руками?
матмодели квантовых вычислителей доступны с 80-х годов 20 века. практическая реализация рождается вроде как, но за рамки прототипов пока не вышла толком, если не считать спорные воплощения т.н. квантовых вычислителей имени D-Wave, да и вот IBM Q на подходе.
надо помнить, что на данный момент не так много задач алгоритмизировано под квантовые вычислители. насчёт пощупать - IBM Q обещают в облаках, но когда точно, по какой цене и кому - я в деталях не разбирался.
А дьявол как всегда в деталях. Если гуглишь например слово "квантовые операции", то получаешь обычно ссылки на формулы, а не на описание физического процесса (эксперимента). А в физике это главное - экспериментальная верификация. Да и если натыкаешь на описание эксперимента, то это обычно уже его интерпретация, а не само его описание в понятном виде (я имеею ввиду, например, описания "квантовой телепортации").
Я конечно тупой, признаю, но когда пытаешься что-то посмотреть по теме квантового компьютера, то это либо формулы, физический смысл которых пишущие их вряд ли понимают. Либо заявления типа "это сложно объяснить", что наводит на подозрение, что объясняющий сам ни хрена не понимает.
Похожий опыт, поэтому и спросил.
Физик рассказал, как ученые превращают алмазы в квантовые компьютеры
вот тоже для меня норм:
Наука и жизнь: Квантовые компьютеры
По обоим ссылкам шлак. Разговоры о том как хороши квантовые компьютеры. И ни слова о том как они реально работают/могут работать.
Если вы в отличии от меня что-то понимаете опишите как конкретно производится хотя бы 1 (одна) квантовая операция (с описанием смысла этой операции) над 1 (одним) кубитом.
Скажем есть две спутанные частицы с суммарным общим нулевым спином/поляризацией. Как сделать так, что бы он не был нулевым. Ну скажем с вероятностью 80% при измерении спина частицы можно было бы получить вертикальную поляризацию/спин вверх кубита?
глянь, вот это не подойдёт: https://mipt.ru/upload/medialibrary/7eb/04.02.2016.pdf
и спасибо за интересные вопросы.
Нет конечно. Я же не специалист квантового центра. Да и не ссылку я просил, а ваше представление о принципе работе квантовых компьютеров.
я такой же дилетант в физическом устройстве квантовых компьютеров как и ты, чем тебе помогут мои блеяния? тем более, судя по всему с самой адекватной конструкцией ещё не определились, IBM & D-Wave делают что-то на низкотемпературных сверпроводниках судя по всему, кто-то корячит вон фотоны, кто-то пытается сваять что-то на эффектах замещения атомов углерода в кристалле (выше ссылка).
если бы я профессионально квантовые вычислители конструировал, был бы другой разговор, хотя и в таком случае именно то, как вся эта теория реализована на практике вполне может являтся наиболее строго охраняемым секретом.
Либо вся эта тема просто развод национальных правительств на бабло. Что то типа термояда - вроде бы теоретически возможно, если обещалки выполнить, то профит большой, на это государство и клюет. А вот дальше начинается: уже почти, уже вот вот, дайте еще денег и тогда точно. И так тянется уже десятилетиями без ощутимых результатов.
уже писал выше.
а вот что пишет вика наша неполживая:
Российский квантовый центр (Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий, РКЦ, RQC, ООО «МЦКТ») — негосударственная исследовательская организация, которая ведет фундаментальные и прикладные исследования в области квантовой физики, занимается созданием и коммерциализацией новых технологий и устройств, основанных на использовании квантовых эффектов. Специалисты центра разрабатывают сверхчувствительные сенсоры, оптические микрорезонаторы, элементы квантовых компьютеров — кубиты.
Центр был создан по инициативе двух выпускников МФТИ — бизнесмена Сергея Белоусова, создателя компании Acronis, и физика, профессора Гарвардского университета Михаила Лукина[1]. 21 июля 2011 года Российский квантовый центр начал работу[2], а 14 декабря 2011 года РКЦ стал одним из 15 первых компаний-резидентов инновационного центра «Сколково»[3]. Создатели центра рассчитывали привлечь к участию в проекте ведущих мировых и российских физиков, в том числе и за счет высокой зарплаты[4]. В международный консультативный совет вошли ведущие физики со всего мира, в том числе нобелевские лауреаты.
Все шифруются, так как боятся "кражи идей". ИМХО