До сих пор этот алгоритм считается сравнительно надёжным, так как эффективный способ разложения чисел на простые множители для классического компьютера в настоящее время неизвестен. Благодаря квантовому алгоритму Шора эта задача становится вполне осуществимой, если квантовый компьютер будет построен. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования по постквантовой криптографии — криптографическим алгоритмам, обеспечивающим конфиденциальность в условиях квантовых атак. Но в формулировке определения есть некоторая лазейка, “которые классические компьютеры практически не могут решить”.
- Cambridge Quantum Computing, заявила, что сотрудничала с японской Nippon Steel Corporation, одним из ведущих мировых производителей стали, чтобы смоделировать поведение кристаллов железа в двух различных конфигурациях.
- Телепортация позволяет передавать квантовое состояние системы с помощью обычных классических каналов связи.
- На начало 2020-х годов практически были реализованы лишь единичные экспериментальные системы, исполняющие фиксированные алгоритмы небольшой сложности.
- Кубиты также могут быть неразрывно связаны друг с другом с помощью явления квантовой запутанности.
Схема ее работы основана на транзисторах, в каждом современном компьютере их миллионы или даже миллиарды. Каждый из них может в определенный момент времени находиться в «открытом» или «закрытом» состоянии — как электрический переключатель. Эти два состояния и представляют собой те самые нули и единицы, с помощью которых человек общается с компьютером (и наоборот). По мере развития технологий производители размещают на процессорах компьютеров все большее и большее количество транзисторов. Это увеличивает скорость работы и вычислительные возможности техники.
Кубит[править править код]
Для поиска нужных веществ, необходимо смоделировать вредоносный белок и смоделировать взаимодействие его с другими молекулами разных веществ. Для выявления полезных комбинаций необходимо создать сотни миллионов комбинаций взаимодействия. Но с появлением мощных квантовых компьютеров, человечество сможет найти все возможные ингибиторы вредоносных белков.
Учитывая такую конструкцию, можно с уверенностью сказать, что в ближайшее время никто не будет брать квантовый ноутбук на работу, но ученые продолжают совершенствовать КК. Формально дальше всех в этой гонке продвинулась канадская компания D-Wave. Она создала и успешно продает единственные представленные https://cryptocat.org/ сегодня на рынке квантовые компьютеры. Среди ее клиентов — Google, NASA, Volkswagen и Lockheed Martin. В конце января этого года D-Wave анонсировала выпуск коммерческой версии квантового компьютера четвертого поколения D-Wave 2000Q. Его мощность, как утверждают в компании составляет 2000 кубитов.
Как работает квантовый компьютер
Примечательно, что он предназначается для массового выпуска, а использовать его должны учёные, которые занимаются квантовыми вычислениями. В марте ученые из Национальной лаборатории в Лос Аламосе объявили о создании 7-кубитного квантового компьютера в одной единственной капле жидкости. Тем не менее, с каждым годом исследователи объявляют о новых достижениях в области квантовых технологий, и надежда, что когда-нибудь квантовые компьютеры смогут превзойти обычные, продолжает крепнуть. Многие наверняка слышали, что квантовые компьютеры с легкостью смогут взломать некоторые существующие алгоритмы шифрования, например RSA.
Звучит запутанно, еще сложнее на практике, но как показали годы исследований, это работает. Квантовые компьютеры используют квантовый бит (кубит), который, в отличие от традиционных битов, может выполнять задачи, используя комбинацию 0 и 1 и оба 0 и 1 одновременно. Но каковы же возможности такого использования квантовых компьютеров, кроме упомянутого взлома шифров? То, чего нельзя сделать при помощи самых мощных современных ЭВМ, квантовым системам будет вполне под силу. Если допустить, что уже в скором времени появится реально работающее квантовое «железо», преимущества его перед нынешними вычислительными системами сложно переоценить. Подобные задачи — основные сферы применения квантовых компьютеров в будущем.
В финансовом секторе это открывает дополнительные возможности для инвесторов и не только. Прогнозирование рынка также требует учета огромного числа переменных, на просчет которых у классических компьютеров уйдет слишком много времени. Их отличие от классической ячейки памяти состоит в том, что они способны одновременно находиться в двух состояниях. Для многих физиков и математиков каждый шаг на пути к функциональным и изменяющим мир квантовым компьютерам предполагает постановку глобальной цели, состоящей в более глубоком понимании природы реальности. Инженеры Daimler AG, материнской компании Mercedes-Benz, совместно с IBM работают более энергоемкими аккумуляторными технологиями литий-серных (Li-S) аккумуляторов. Microsoft позволяет получить доступ к разнообразному квантовому программному обеспечению, оборудованию и решениям от Microsoft и партнеров.
Пути решения проблем
Такие покупки загнали рынок до невиданных ранее значений, что в итоге привело к кризису доткомов, и обвалу фондового рынка. Имея идею невероятного прогресса с помощью квантовых компьютеров в бизнесе, с популяризацией этой темы, хотя уже на сайтах ibm описывают технологию как прорывную для многих сфер, мы может получить эффект доткомов. 6 октября 2021 г компания Rigetti Computing, один из лидеров в области квантовых вычислений с, объявляет о планах стать публичной компанией через слияние с Supernova Partners Acquisition Company II. С помощью базовых квантовых операций можно симулировать работу обычных логических элементов, из которых сделаны обычные компьютеры. Поэтому любую задачу, которая решена сейчас, любой квантовый компьютер решит, и почти за такое же время[11]. Таким образом, одна операция над группой кубитов вычисляется сразу над всеми возможными её значениями, в отличие от группы классических битов, когда может быть использовано лишь одно текущее значение.
В то время как классический бит может принимать значения 0 или 1, кубит может находиться в состоянии, называемом “суперпозицией”, где он равен как 0, так и 1 одновременно. Квантовые компьютеры используют множество алгоритмов для измерений и наблюдений. Эти алгоритмы вводятся пользователем, затем компьютер создает многомерное пространство, в котором размещаются шаблоны и отдельные точки данных. Тем временем в марте 2018 года состоялась презентация 72-кубитного квантового компьютера. Он отличается большей производительностью при низком уровне ошибок — но все эти достоинства опять-таки пока реализованы лишь в теоретической плоскости.
Проблема еще усугубляется тем, что стандартные методы коррекции ошибок (дублирование вычислений и усреднение) в квантовом мире не работают из-за теоремы о запрете клонирования. Для коррекции ошибок в квантовых вычислениях пришлось придумать квантовые же методы коррекции. Грубо говоря мы берем N обычных кубитов и делаем из них 1 логический кубит с меньшим уровнем ошибок. Как мы уже говорили, кубит может быть представлен квантовым объектом, то есть таким физическим объектом, который реализует описанные выше квантовые свойства.
Она уточнила лишь, что для работы квантового интернета вполне сгодится физическая инфраструктура обычного интернета. Еще можно почитать роадмап от 2016 года от NQIT по решению задачи коррекции ошибок. Как мы уже говорили, квантовые процессы и квантовые вычисления имеют вероятностную природу, мы не можем быть уверены на 100% ни в чем, а только с какой-то вероятностью. Ситуация усугубляется еще и тем, что квантовые вычисления подвержены ошибкам.
Но тут возникает другая проблема — общее количество кубитов. Кубит — это система, которая может быть представлена квантовой точкой, атомом, молекулой, сверхпроводником, частицой света. Если в обычном компьютере Etf что это и как работает значение бита — 0 или 1 — определяется отсутствием или наличием электричества, то в квантовом компьютере всё зависит от поведения частиц. Это первый квантовый процессор Intel с кремниевыми кубитами.
В итоге в одной программе комбинируются квантовый и классический коды. Существуют разные языки программирования для квантовых систем (например QCL, Quantum computing language), но в настоящее время они выполняют не практическую, а скорее исследовательскую задачу. С их помощью исследователям проще понимать работу квантовых вычислений. Рука об руку с принципом суперпозиции работает эффект квантовой зацепленности.
Квантовый компьютер
Еще про заявление Google можно почитать тут и, например, тут. Но тут возникает другая проблема — общее количество кубитов. Смотрите, допустим у нас есть процессор со 100 кубитами, из которых 80 кубитов заняты коррекцией ошибок, тогда нам для вычислений остается только 20. Да, все верно, наш мешок — это квантовый компьютер с алгоритмом, решающим нашу задачу, а шары — возможные варианты решения. Поскольку правильных решений два, то квантовый компьютер будет выдавать нам равновероятно любое из этих возможных решений, и 0.5% (10/2000) ошибок, о которых мы поговорим позднее. Далее мы будем говорить об этих задачах и проблемах более подробно.
Для достижения «квантового превосходства» требуется компьютер со многими десятками связанных кубитов, работающими стабильно и с малым числом ошибок. Вопрос о том, до какой степени возможно масштабирование такого устройства (так называемая «проблема масштабирования»), является предметом новой интенсивно развивающейся области — многочастичной квантовой механики. Центральным здесь является вопрос о природе декогерентности (точнее, о коллапсе волновой функции), который пока остаётся открытым. Различные трактовки этого процесса можно найти в книгах[29][30][31]. Благодаря огромной скорости разложения на простые множители квантовый компьютер позволит расшифровывать сообщения, зашифрованные широко применяемым криптографическим алгоритмом RSA.
Не пугайтесь, статья обзорная, жесткой математики тут не будет, обойдемся классическим примером с мешком и шариками. Есть понятие универсального набора вентилей, которых достаточно для выполнения любого квантового вычисления. Например, универсальным является набор, включающий вентиль Адамара, вентиль фазового сдвига, вентиль CNOT и вентиль π⁄8. С их помощью можно выполнить любое квантовое вычисление на произвольном наборе кубитов. Всего, по данным аналитической компании CB Insights, над задачей создания квантового компьютера бьются не менее 18 корпораций. И, для сравнения, таблица с данными предыдущего поколения процессоров.
Адиабатические компьютеры D-Wave[править править код]
Другое важное квантовомеханическое явление, которое может быть задействовано в квантовых компьютерах, называется «запутанностью». Основная проблема считывания информации из квантовых частиц заключается в том, что в процессе измерения они могут изменить свое состояние, причем совершенно непредсказуемым образом. Еще одним свойством, имеющим решающее значение того, как работают квантовые вычисления, является запутанность.
