Для квантового компьютера IBM опубликованы первые программы



    Квантовыми вычислениями сейчас занимаются почти все крупные компании, связанные с информационными технологиями. IBM, Google, Microsoft — все проводят исследования в этой сфере. Корпорация IBM успешно создала собственную 5-кубитную квантовую микросхему. На основе микросхемы был создан квантовый компьютер с названием IBM Quantum Experience. Четыре кубита используются для работы с данными, а пятый — для коррекции ошибок во время проведения вычислений (ошибки без коррекции — ахиллесова пята квантовых компьютеров). Это оборудование установлено в одной из исследовательских лабораторий IBM, которая находится в штате Нью-Йорк, США.

    В мае наша компания анонсировала открытие общего доступа к этому квантовому компьютеру. С его помощью пользователи могут проверить работу своих экспериментальных программ на реальной системе. Мы считаем, что в будущем такие квантовые компьютеры будут использоваться во многих сферах. Причем обычному пользователю они не очень пригодятся, в игры на них не поиграть. А вот для промышленности, науки, энергетики — здесь такие системы очень даже нужны. Скорее всего, уже в недалеком будущем специалисты различных сфер смогут работать с такими компьютерами по удаленной схеме — через облачные сферы, подобные тому, что запущен корпорацией IBM.

    Сейчас IBM Quantum Experience доступен только для исследователей. Для получения возможности поработать с системой нужно четко указать задачи, для которых необходимо задействовать ресурсы этого сервиса. Квантовый компьютер IBM является универсальной системой, способной справиться с любыми квантовыми алгоритмами. Это выгодно отличает такой компьютер от адиабатических квантовых систем.



    Благодаря универсальности IBM Quantum Experience может решать ряд задач гораздо более эффективно, чем это могут сделать обычные компьютеры, пускай и сверхпроизводительные. В основном это задачи следующего характера:
    • Быстрая обработка огромных баз данных;
    • Оптимизация процессов, характер которых близок к так называемой задаче коммивояжера;
    • Анализ и обработка научных данных с выявлением определенных закономерностей;
    • Разложение чисел на простые множители при помощи алгоритма Шора. Если квантовые системы начнут работать с такими операциями, о криптографии в современном ее виде придется забыть.



    Что касается последнего примера, то квантовый компьютер IBM может работать с этим алгоритмом. Но для действительно эффективной работы требуется больше кубитов. К 2025 году наша компания собирается собрать систему, содержащую от 50 до 100 кубитов. В этом случае уже можно говорить о начале работы над сложными практическими задачами.



    С мая этого года с квантовым компьютером IBM смогли поработать многие специалисты из различных сфер. Некоторые представили собственные программы для IBM Quantum Experience. Больше всех алгоритмов представила астрофизик Кристин Морано из Калифорнийского технологического института (США). По словам Морано, это наиболее простые квантовые алгоритмы, например, алгоритмы Гровера и Дойча — Йожи, написанные на Python. Морано предлагает пользователям, имеющим доступ к IBM Quantum Experience, модифицировать эти программы для себя и опробовать их работу на квантовой системе.
    IBM
    127.47
    Company
    Share post

    Comments 45

      +1
      а где можно посмотреть исходники (ведь в заголовке написано «опубликованы»)?
        0
        Под программами скорее всего подразумеваются схемы с квантовыми вентилями (quantum gates), например первая картинка. Они у них есть в обучающем тексте на сайте.
          +3
          PS. Там в конце ещё ссылка на github с программой симулятором квантового компьютера IBM на Python.
          +1
          Читал про университет, в котором была установлена огромная машина IBM, работающая с перфокартами. Для того, что бы ей воспользоваться, необходимо было записаться в очередь и четко описать задачи, которые будут решаться в отведенное время. У кого-то сейчас олдскульный ньютайм :)
          К сожалению не помню, что за книга.
            +10
            Раньше во всех институтах, где были вычислительные мощности, была очередь на машинное время.
              +2
              Да и до сих пор. Где есть научная лаборатория с суперкомпьютером или кластером. И удаленный доступ тоже такой же по записи.
              0
              В «охоте за красным октябрем» было нечто такое.
                0
                Таненбаум «Архитектура компьютера»
                  –3
                  Пока вы читали, ваши друзья записывались в эти очереди :\
                  Картинка
                  https://habrastorage.org/files/c32/7dc/23d/c327dc23d3274662a36c78683c9f4503.jpg
                    0
                    «Хакеры: герои компьютерной революции»
                    0
                    Какую задачу с реальными данными ваш компьютер решает быстрее обычного индустриального 32-ядерного сервера? То есть не «теоретически решает NP-полные задачи за полиноминальное время», а вот что-то практическое — на «кластере из сотни xeon'ов мы эту задачу решаем два года, у нас — за 5 минут».

                    Пока что я вижу классическую проблему констант. Один алгоритм решает задачу за O(1), второй за O(n), но первый решает его за 1020 операций, а второй — за 100*N операций. А N у типичной задачи — 1010. И первые, вроде бы быстрее, а пользуются вторым.
                      +3
                      В настоящее время ценность данного устройства представляется в том, что можно поэкспериментировать со свойствами реальной физической системы, аналоги которой предполагают использовать в будущем для создания квантового компьютера. Какие там шумы, какие корреляции, классические и квантовые, насколько она успешно может выполнять разные операции нужные для квантовых алгоритмов.
                      +1
                      Т.е. честно награбленные намайненные BTC надо успеть распродать к 2025 году? Какая «кубитность» требуется для поиска 256-битного ключа?
                        +1
                        Предел Бремерманна
                        Существует ограничение по минимальному количеству тепла выделяемого системой при обработке 1 бита.
                        всеровно чтб пересчитать все биты всех ключей бтк нужно затратить уйму энергии
                          0
                          Т.е. все эти крики, что с эрой квантовых вычислений все ключи длиной хоть «стотыщ бит» уйдут на свалку — не более, чем маркетинговый бред и пока не придумают быстрого алгоритма _вычисления_ приватного ключа — волноваться не стоит?
                            0
                            https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%A8%D0%BE%D1%80%D0%B0
                            Нашел статью в вики в которой говориться, что в квантовых компьютерах можно реализовать алгоритмы которые нельзя реализовать на обычных системах.Так, что пока не ясно на сколько будут устойчивы современные функции шифрования к новым алгоритмам квантовых систем
                              0
                              На обычных компьютерах тоже можно моделировать алгоритм Шора, но медленно. До 25-30 кубит на персоналке без проблем можно всякие квантовые алгоритмы гонять. Насколько я помню рекорд для суперкомпьютера 42 кубита. Поэтому нет смысла этот алгоритм использовать для разложения чисел на обычном компьютере.
                              0
                              «На свалке» могут оказаться некоторые ассиметричные криптоалгоритмы например RSA, ElGamal и соотв. аналоги на эллептических кривых, см. алгоритм Шора для эффективного (в приемлемое время, без полного перебора) их «взлома» при наступлении «эры квантовых вычислений». Предел Бремермана (а также см. теорему Марголуса — Левитина) скорее «полезен» для многих используемых в настоящее время сильных симметричных криптоалгоритмов, время «взлома» которых приближается к полному перебору.
                                0
                                Насколько я помню, BTC именно на эллиптических кривых основывается. Так что кому-то будет очень весело :))
                              0
                              Получается квантовый процессор неэффективен для взлома современных систем шифрования… Википедия говорила об обратном (@yalex1442 успел написать об этом раньше меня).
                              Но зачем же тогда этот ваш процессор? Не нужен?
                            –1
                            Интересно, майнить битки на нём получится?
                              0
                              С учётом комментариев выше — майнить на нём не будет иметь смысла — он за вменяемое время сможет посчитать ключик к любому адресу BTC.
                                0
                                А если я достану этот проц. пораньше других, да и не 1 штуку?
                                Кстати, ещё и ПО надо успеть сделать и все дела.
                                Это ж BTC падёт…
                                  0
                                  А больше одной и не надо. И как только он будет объявлен — проблем будет гораздо больше, чем проблема падения BTC. На RSA и эллиптических кривых чуть ли не вся банковская система построена. Не знаю, что насчёт ГОСТ-а, но большинство банкиров будет плющить и колбасить точно.
                                    0
                                    То есть чтоб срубить бабла надо таки достать проц и написать ПО первым?
                                    PS: Не думаю что мне удастся сделать это первым, но кто-то должен участвовать в гонке :)
                                      0
                                      Надо не просто достать проц и написать софт. Надо сделать это быстро и втайне от всех, так как как только начнутся движения и продажи больших сумм BTC начнётся паника и обрушение курса.
                              0
                              А про игроиндустрию ни слова, печаль. Хотелось бы знать как оно потянет игровые сервера с 100500 тысяч пользователей в одном месте и с макс нагрузками.
                                0
                                Никак, там же написано — оно не для игр. Рендер на таком компе представить трудно. Отсылку пакетов — тоже. Это ведь не профильная задача для него.
                                  –2
                                  Никак, там же написано

                                  Не сцать, скора будет.
                                  Картинка
                                  image
                                  Прилетит НЛО и все исправит.
                                  0
                                  Игроиндустрию тоже не особо забывают. Правда просто что-то тупо распараллелить вряд ли получится, он же убыстряет специализированные алгоритмы. Но есть другие попытки, например, q-craft использует квантовые идеи для игры на обычном компьютере и это не единственный пример.
                                    0
                                    qСraft это СИмулятор квант. физики на обычном ПК. Причём там вообще там что-то сродни магии («we’ve added some new features like server-to-server teleportation»). Чего вы его сюда впихнули?
                                      0
                                      Там вроде вполне вменяемые люди из Калтеха. А какие другие применения настоящего квантового компьютера могут быть в игровой индустрии если его самого ещё и нет?
                                        +1
                                        Мне самому интересно. Решение криптографических задач отпадает (ru.wikipedia.org/wiki/Предел_Бремерманна — от yalex1442), ничего другого путного гугл не предлагает (google.com/search?q=use+quantum+computer).
                                          0
                                          Вот и начали игры писать, причём не они одни. Там с этим вообще была забавная история, вроде парень просил денег на исследования по квантовым компьютерам, но ему дали денег только на игру.
                                            0
                                            PS. Нашёл ссылку на эту историю https://quantumfrontiers.com/2013/10/17/can-a-game-teach-kids-quantum-mechanics/
                                              0
                                              Да что вас заклинило на этой игре?!

                                              Привожу сокращение ветки:
                                              (далее КП-Квант. проц. СП-Соврем. проц.)

                                              AzureSeraphim: Про игры для КП забыли.
                                              quverty: Не забыли. Вот вам игра симулятор КП для СП.
                                              woonem: Вы представили игру для СП, AzureSeraphim просил ДЛЯ КП.
                                              quverty: Игру писали норм. люди. А что вы предлагаете делать на КП?
                                              woonem: Не знаю.
                                              quverty: Вот и начали игры писать, причём не они одни.

                                              Сами понимаете что пишете?
                                                0
                                                Да что вас заклинило на этой игре?!
                                                Случай достаточно характерный. Вы что хотите чтобы я ещё какую-нибудь нашёл? Вы же не об этом
                                                спрашиваете?
                                                Сами понимаете что пишете?
                                                Понимаю. Квантовых компьютеров нет, но некоторые идеи можно моделировать и на классических. Если игру пишут люди занимающиеся разработкой квантовых компьютеров, наверное есть тут некая связь между КП и логикой игры?
                                    +1
                                    По словам Морано, это наиболее простые квантовые алгоритмы, например, алгоритмы Гровера и Дойча — Йожи, написанные на Python
                                    По ссылке статья не о квантовых алгоритмах написанных на Python, а об эмуляторе на Python 5 кубитного квантового компьютера и о доступности квантового компьютера IBM.
                                      +1
                                      Хоть я и технарь, но объясните мне, пожалуйста, как далёкому от всего технического зачем это нужно?

                                      Я не прошу на пальцах объяснять квантовую теорию, а хотя бы сказать что значит «Быстрая обработка огромных баз данных»? На сколько быстрая и разве такое не зависит от скорости чтения с дисков? Есть ли сравнения с текущими системами? Соотношение цен я так понимаю бессмысленно, но хотя бы привести аналоги с x86 процами было бы неплохо.
                                        0
                                        Это абстрактно быстрее. Т.е если в линейном поиске элементов в массиве с условием по критерию(оракулу) мы выполним в худшем случае за n* операций k, где k — кол-во операций в оракуле. То на Кк, используя алгоритм Гровера, можем за sqrt(n)*k_q, где k_q кол-во операций в квантовом оракула. Если придумать что-то более умное для хранения, использующее сильно запутанные состояния, то выиграем ещё больше.
                                          0
                                          «Быстрая обработка огромных баз данных» — это классический пример «маркетинговой херни», когда по сути не понимают, что сказать, а сказать хоть что-то хочется.

                                          В основном это задачи следующего характера:
                                          • Быстрая обработка огромных баз данных;
                                          • Оптимизация процессов, характер которых близок к так называемой задаче коммивояжера;
                                          • Анализ и обработка научных данных с выявлением определенных закономерностей;
                                          • Разложение чисел на простые множители при помощи алгоритма Шора. Если квантовые системы начнут работать с такими операциями, о криптографии в современном ее виде придется забыть.


                                          Ни один из этих пунктов не означает что-то конкретное. Статья — пшик.
                                          –3
                                          Причем обычному пользователю они не очень пригодятся, в игры на них не поиграть

                                          Почему?
                                            0
                                            Вспоминалось, то как в детстве я мечтал иметь супер-компьютер, или хотя бы мини-фрейм с целью… играть на нём в крутые игрушки :-)
                                            0
                                            Если честно, я думал что квантовые чипы наконец дадут развитие более компактным троичным вычислениям. А здесь мы видим всего лишь кубиты
                                              0
                                              Почему одни кубиты, квантовая троичная арифметика тоже рассматривается, правда пока вроде только на бумаге — вот свежий отчёт по троичному алгоритму Шора от группы исследователей в Microsoft.

                                            Only users with full accounts can post comments. Log in, please.