Отличный вопрос! Давайте попробую описать. Нам понадобится понятие работы: в данном примере это сколько энергии нужно потратить, чтобы переместить массу на определенное расстояние. Работа = сила*перемещение. В целом, это более или менее совпадает с нашим обыденным понятием работы.
Предположим сперва, что мы хотим просто поднять массу на определенную высоту. Например, 1 кг на 1 метр. Чтоб поднять ее, нам нужно преодолеть силу притяжения F=m*g, где m - масса, а g~10 м/(с*с) - гравитационное ускорение. Получается, что для поднятия 1 кг на 1 метр нам понадобится энергия = работа = сила*перемещение = 1кг*10*1метр = 10 Джоулей. Просто как пример.
Теперь предположим, что у нас есть масса в 10 кг, но энергии больше нет (скажем, мы используем мотор на батарейке). На сколько мы ее можем поднять? Работа = сила*перемещение = (10*сила)*(перемещение/10). В 10 раз меньше получается, т.е. на 10 см. И наоборот: масса в 100 гр переместится на 10 метров.
В зависимости от направлении силы по отношению к перемещению, работа может быть положительной или отрицательной: если перемещать по действию силы, получаешь энергию, если против - тратишь.
Теперь мы готовы посмотреть на рычаг.
Диаграмма рычага
Слева кладем массу в 10 кг, справа - в 1 кг. Масса в 1кг двигается вниз и при перемещении на 1 метр получает 10 Дж энергии. Масса в 10кг может переместиться только на 10 см, затратив эти самые 10 Дж энергии. К счастью, из соотношения сторон треугольника, именно так сбалансирован рычаг, что справа 1 метр, а слева - 10 см.
Мы можем подвинуть точку опоры левее, чтобы левая сторона прошла 1 см. Тогда мы сможем поднять 100кг с помощью тех же 10Дж. Еще левее, чтобы прошла 1мм - и поднимем тонну. И так далее.
Надеюсь, стало немного понятнее, но вы спрашивайте, если что:)
Я думаю, нет принципиальных проблем в строительстве КК. Нынешние сверхпроводящие системы типа IBM или гугла с трудом смогут построить настоящий КК, действительно. Там требуются огромные криостаты.
Hidden text
Вот криостат для 1000 кубитов. Для взлома RSA понадобится миллион.
Но, например, системы на ионах или (мои фавориты) на фотонах довольно просто выращивать до больших размеров (там немного другие проблемы, но они не связаны с ростом напрямую). Уже сейчас мы можем без проблем запутать десятки тысяч кубитов на фотонах.
В общем, я думаю, что будет сложно, но нет какого-то принципиального ограничения, что мы никогда не построим КК.
Можете назвать пример реального практического применения, на что сейчас способны КК?
Те КК, которые у нас есть сейчас, не способны ни на что полезное:) Есть квантовые симуляторы, которые позволяют симулировать химические вещества всякие. Но пока не очень понятно, насколько лучше такие квантовые симуляторы, чем классические аналоги.
И есть ли вообще применения, или пока что всё на стадии активной разработки?
В целом, мы знаем, что КК точно хорошо будет работать для криптографии и задач поиска. А вот дальше все под вопросом. Квантовое машинное обучение на первый взгляд должно работать, и сейчас активно его исследуют. Но пока нет доказательств, что оно может быть лучше классического. А дальше все не очень понятно...
В целом, есть некоторое несоответствие между хайпом вокруг КК и потенциальной пользой. На самом деле, пока мы не знаем применения, где КК будет точно полезным для рядовых пользователей (криптография все же не в счет).
Насколько мне известно, сейчас 51 честный кубит (не считая машины для квантового отжига DWave) - потолок, так?
У IBM уже побольше (127), но они пока не публиковались с этим вроде как. Они сейчас пойдут дальше относительно быстро, но скорее всего потолок будет в тысячу-две кубитов на нынешней технологии.
Квантовое превосходство Гугл - пока что совсем не превосходство?
Тут сложно сказать. Мне кажется, квантовое превосходство - это момент во времени, когда какой-то квантовый алгоритм превзошел все известные классические алгоритмы на порядки. Это случилось. Сейчас, конечно, нашли уже новые классические алгоритмы, которые близки к квантовому. Но в квантовом достаточно добавить один кубит, чтобы снова оторваться от классики. Так что я бы сказал, что мы уже живем в эру квантового превосходства. Другое дело, что пока ничего полезного из этого не достать.
Вот Вы, к примеру, какую задачу/алгоритм пробовали выполнить?
Ой, я очень простое запускал - типа запутать несколько кубитов, посмотреть распределение на выходе, поменять их фазы.
И, допустим, Вы в 2035-ом и имеете КК. Какую текущую задачу для решения выберете в первую очередь? =)
Взломаю свой криптокошелек, к которому забыл пароль - а на нем 1BTC лежит x)
И посоветуйте, пожалуйста, вводную книгу для совершенного новичка в квантовом программировании.
Я знаю только три книжки, в переводе которых был научным редактором. Вот тут в комментарии я описывал свои впечатления. Тут немного надо решить, чего хочется, и выбрать. Наверняка есть еще, но я не очень в курсе.
Что можете сказать о будущем квантовых компьютеров в ближайшие 5-10 лет?
Думаю, что в ближайшие лет 5 не случится больших прорывов: будет активное развитие разных версий КК, улучшение алгоритмов коррекции ошибок и в целом поиск чего-то полезного, что можно с ними делать. Достигнут размеров в ~50-100к кубитов. Но до полноценного КК, способных, скажем, ломать криптографию, еще не дойдут. Скорее всего хайп квантовых вычислений пойдет на спад, когда все инвесторы поймут, что это очень надолго. В итоге лет через 7 ситуация с рынком нормализуется: останутся серьезные игроки, разберут ниши и будут развиваться. Лет через 10-12 появятся первые образцы настоящих КК, способных делать полезные вещи. При этом появится много около-квантовых технологий, которые не полноценные КК, но используют какие-то квантовые эффекты, например, для машинного обучения. На горизонте в 15-20 лет КК станут более или менее доступными для больших корпораций.
Доводилось ли Вам работать с реальными образцами?
Только на IBMовском КК, доступном через Qiskit (чисто развлекался).
И еще один вопрос: как в целом сейчас обстоят дела у LISA. Есть достижения в этой области?
Все замечательно! Деньги есть, в ближайшее время, надеюсь, получат основное финансирование. Так что будущее у LISA самое светлое, как мне представляется. У них пару лет назад был проект LISA Pathfinder - один спутник отправили в точку лагранжа, чтобы проверить, можно ли вообще измерять расстояния между двумя пробными массами с помощью лазера в космосе. Проект был феноменально успешен, они достигли чувствительности больше, чем ожидали, почти на порядок. Так что это всем внушило большой оптимизм по поводу проекта.
Я, кстати, скоро допишу статью про нее, уже давно лежит в черновиках:)
Я физик, занимаюсь квантовой оптикой и гравитационными волнами (тут можно посмотреть АМА, где я рассказываю про свою работу, или прочитать про мою лабораторию тут). Хорошо разбираюсь в квантовых технологиях и фундаментальной физике, пишу сюда всякий научпоп.
Готов поотвечать на вопросы:
про смысл жизни и все такое квантовую физику, космологию или гравитацию,
про состояние современной науки,
про жизнь ученых в Европе (сколько платят, как живется, как работается)
Да, разных идей - полно. И разные другие частицы, и черные дыры, и модификация законов гравитации. У аксионов есть "бонус" - они решают всякие другие проблемы в физике частиц. Поэтому их сейчас так активно ищут. Но никто не говорит, что непременно две проблемы должны решаться одной частицей.
Если говорить про аксионы, мы не знаем пока другого способа их детектировать, кроме как через конвертацию в фотоны. Поэтому все концепции, которые у нас есть, так или иначе связаны с этим. Скорее всего это эксперимент ничего не найдет, но шансы у других (MADMAX, IAXO) повыше: у них значительно выше чувствительность.
Они пытаются искать аксионы разных энергий. По идее, рентген попроще ловить из-за большей энергии. В гелиоскопах это позволяет проверять режимы с большими энергиями аксионов, которые более вероятны с точки зрения теории. Но его очень сложно использовать для эксперимента в лабораториях (с ним толком не сделать резонаторов и вообще сложно производить в нужных мощностях).
Направление полета должно быть тем же, что и у начальной частицы (должен выполняться закон сохранения импульса). Чем длиннее магниты - тем лучше, поэтому собственно в эксперименте они по 100 метров с каждой стороны.
Ну вот по моей ссылке выше два эксперимента точно с тем же йодиде натрия в северном полушарии (Южная Корея и Испания) не видят сигнала. Точнее, видят, если непаравильно проанализируют данные. Плюс DAMA отказывается выпускать свои полные данные до анализа, что как бы намекает.
Так вон там же чуть выше по треду как раз обсуждаем, что нормальные ЧД тоже вполне годятся. Они будут очень малого сечения, а потому почти не будут взаимодействовать с веществом.
Ну тут уж я не подскажу:) Можно поискать таблички еще, эта выглядит подробной и актуальной (по крайней мере обновляется регулярно и со ссылками на источники). Возможно, как-то перекрыли и эти области, но я не настолько в теме.
Так нет же, как раз не закрыли. Красные области с LISA и DECIGO еще не построены, это проекции будущих результатов. Желтые области, подписанные NS и WD - ошибочные.
На графике по оси x - масса черной дыры, по оси y - возможный вклад ЧД в темную материю (там, где 1 - темная материя целиком состоит из ЧД).
Если вы посмотрите на массы между 10^-16 - 10^-12, там у нас как раз нет практически способа увидеть их. DECIGO и LISA еще не взлетели. NS - это влияние на нейтронные звезды, но там у нас тоже нет сильно достоверных данных.
Я не говорю, что ЧД - это непременно темная материя. Я к тому, что мы не можем пока быть уверены в обратном. И уж тем более это не столь очевидно, как вы написали в исходном комменте.
UPD: судя по легенде, NS и WD это вообще ошибочные результаты. Так что регион 10^-16 - 10^-12 пока еще не исследован вообще.
Да, к сожалению, для создания квантовой запутанности дома вам потребуется много очень дорогого оборудования (речь о сотнях тысяч долларов на подобный вашему проект). Поэтому этим занимаются специально обученные люди в институтах.
Тут главное быть первым, кто получит доступ к такому КК:)
Отличный вопрос! Давайте попробую описать. Нам понадобится понятие работы: в данном примере это сколько энергии нужно потратить, чтобы переместить массу на определенное расстояние. Работа = сила*перемещение. В целом, это более или менее совпадает с нашим обыденным понятием работы.
Предположим сперва, что мы хотим просто поднять массу на определенную высоту. Например, 1 кг на 1 метр. Чтоб поднять ее, нам нужно преодолеть силу притяжения F=m*g, где m - масса, а g~10 м/(с*с) - гравитационное ускорение. Получается, что для поднятия 1 кг на 1 метр нам понадобится энергия = работа = сила*перемещение = 1кг*10*1метр = 10 Джоулей. Просто как пример.
Теперь предположим, что у нас есть масса в 10 кг, но энергии больше нет (скажем, мы используем мотор на батарейке). На сколько мы ее можем поднять? Работа = сила*перемещение = (10*сила)*(перемещение/10). В 10 раз меньше получается, т.е. на 10 см. И наоборот: масса в 100 гр переместится на 10 метров.
В зависимости от направлении силы по отношению к перемещению, работа может быть положительной или отрицательной: если перемещать по действию силы, получаешь энергию, если против - тратишь.
Теперь мы готовы посмотреть на рычаг.
Диаграмма рычага
Слева кладем массу в 10 кг, справа - в 1 кг. Масса в 1кг двигается вниз и при перемещении на 1 метр получает 10 Дж энергии. Масса в 10кг может переместиться только на 10 см, затратив эти самые 10 Дж энергии. К счастью, из соотношения сторон треугольника, именно так сбалансирован рычаг, что справа 1 метр, а слева - 10 см.
Мы можем подвинуть точку опоры левее, чтобы левая сторона прошла 1 см. Тогда мы сможем поднять 100кг с помощью тех же 10Дж. Еще левее, чтобы прошла 1мм - и поднимем тонну. И так далее.
Надеюсь, стало немного понятнее, но вы спрашивайте, если что:)
Я думаю, нет принципиальных проблем в строительстве КК. Нынешние сверхпроводящие системы типа IBM или гугла с трудом смогут построить настоящий КК, действительно. Там требуются огромные криостаты.
Hidden text
Вот криостат для 1000 кубитов. Для взлома RSA понадобится миллион.
Но, например, системы на ионах или (мои фавориты) на фотонах довольно просто выращивать до больших размеров (там немного другие проблемы, но они не связаны с ростом напрямую). Уже сейчас мы можем без проблем запутать десятки тысяч кубитов на фотонах.
В общем, я думаю, что будет сложно, но нет какого-то принципиального ограничения, что мы никогда не построим КК.
Те КК, которые у нас есть сейчас, не способны ни на что полезное:) Есть квантовые симуляторы, которые позволяют симулировать химические вещества всякие. Но пока не очень понятно, насколько лучше такие квантовые симуляторы, чем классические аналоги.
В целом, мы знаем, что КК точно хорошо будет работать для криптографии и задач поиска. А вот дальше все под вопросом. Квантовое машинное обучение на первый взгляд должно работать, и сейчас активно его исследуют. Но пока нет доказательств, что оно может быть лучше классического. А дальше все не очень понятно...
В целом, есть некоторое несоответствие между хайпом вокруг КК и потенциальной пользой. На самом деле, пока мы не знаем применения, где КК будет точно полезным для рядовых пользователей (криптография все же не в счет).
У IBM уже побольше (127), но они пока не публиковались с этим вроде как. Они сейчас пойдут дальше относительно быстро, но скорее всего потолок будет в тысячу-две кубитов на нынешней технологии.
Тут сложно сказать. Мне кажется, квантовое превосходство - это момент во времени, когда какой-то квантовый алгоритм превзошел все известные классические алгоритмы на порядки. Это случилось. Сейчас, конечно, нашли уже новые классические алгоритмы, которые близки к квантовому. Но в квантовом достаточно добавить один кубит, чтобы снова оторваться от классики. Так что я бы сказал, что мы уже живем в эру квантового превосходства. Другое дело, что пока ничего полезного из этого не достать.
Ой, я очень простое запускал - типа запутать несколько кубитов, посмотреть распределение на выходе, поменять их фазы.
Взломаю свой криптокошелек, к которому забыл пароль - а на нем 1BTC лежит x)
Я знаю только три книжки, в переводе которых был научным редактором. Вот тут в комментарии я описывал свои впечатления. Тут немного надо решить, чего хочется, и выбрать. Наверняка есть еще, но я не очень в курсе.
Думаю, что в ближайшие лет 5 не случится больших прорывов: будет активное развитие разных версий КК, улучшение алгоритмов коррекции ошибок и в целом поиск чего-то полезного, что можно с ними делать. Достигнут размеров в ~50-100к кубитов. Но до полноценного КК, способных, скажем, ломать криптографию, еще не дойдут. Скорее всего хайп квантовых вычислений пойдет на спад, когда все инвесторы поймут, что это очень надолго. В итоге лет через 7 ситуация с рынком нормализуется: останутся серьезные игроки, разберут ниши и будут развиваться. Лет через 10-12 появятся первые образцы настоящих КК, способных делать полезные вещи. При этом появится много около-квантовых технологий, которые не полноценные КК, но используют какие-то квантовые эффекты, например, для машинного обучения. На горизонте в 15-20 лет КК станут более или менее доступными для больших корпораций.
Только на IBMовском КК, доступном через Qiskit (чисто развлекался).
Все замечательно! Деньги есть, в ближайшее время, надеюсь, получат основное финансирование. Так что будущее у LISA самое светлое, как мне представляется. У них пару лет назад был проект LISA Pathfinder - один спутник отправили в точку лагранжа, чтобы проверить, можно ли вообще измерять расстояния между двумя пробными массами с помощью лазера в космосе. Проект был феноменально успешен, они достигли чувствительности больше, чем ожидали, почти на порядок. Так что это всем внушило большой оптимизм по поводу проекта.
Я, кстати, скоро допишу статью про нее, уже давно лежит в черновиках:)
Теперь понял! Да, это правильно, конечно.
Насчет дополнения: все так, пока мы слишком многого не понимаем. Так что любые подходы пойдут, пусть цветут все цветы!
Я физик, занимаюсь квантовой оптикой и гравитационными волнами (тут можно посмотреть АМА, где я рассказываю про свою работу, или прочитать про мою лабораторию тут). Хорошо разбираюсь в квантовых технологиях и фундаментальной физике, пишу сюда всякий научпоп.
Готов поотвечать на вопросы:
про
смысл жизни и все такоеквантовую физику, космологию или гравитацию,про состояние современной науки,
про жизнь ученых в Европе (сколько платят, как живется, как работается)
и в целом про что угодно :)
Я не очень понял, к чему коммент, если честно:) Наверное, это цитата откуда-то?
Вообще говоря, вимпы и аксионы - просто наиболее популярные модели (т.к. самые простые и старые). Есть много альтернатив.
Да, разных идей - полно. И разные другие частицы, и черные дыры, и модификация законов гравитации. У аксионов есть "бонус" - они решают всякие другие проблемы в физике частиц. Поэтому их сейчас так активно ищут. Но никто не говорит, что непременно две проблемы должны решаться одной частицей.
Если говорить про аксионы, мы не знаем пока другого способа их детектировать, кроме как через конвертацию в фотоны. Поэтому все концепции, которые у нас есть, так или иначе связаны с этим. Скорее всего это эксперимент ничего не найдет, но шансы у других (MADMAX, IAXO) повыше: у них значительно выше чувствительность.
Они пытаются искать аксионы разных энергий. По идее, рентген попроще ловить из-за большей энергии. В гелиоскопах это позволяет проверять режимы с большими энергиями аксионов, которые более вероятны с точки зрения теории. Но его очень сложно использовать для эксперимента в лабораториях (с ним толком не сделать резонаторов и вообще сложно производить в нужных мощностях).
Направление полета должно быть тем же, что и у начальной частицы (должен выполняться закон сохранения импульса). Чем длиннее магниты - тем лучше, поэтому собственно в эксперименте они по 100 метров с каждой стороны.
Конечно, но это другая задача. Квантовая криптография и квантовая коммуникация - две большие разницы.
Ну вот по моей ссылке выше два эксперимента точно с тем же йодиде натрия в северном полушарии (Южная Корея и Испания) не видят сигнала. Точнее, видят, если непаравильно проанализируют данные. Плюс DAMA отказывается выпускать свои полные данные до анализа, что как бы намекает.
Так вон там же чуть выше по треду как раз обсуждаем, что нормальные ЧД тоже вполне годятся. Они будут очень малого сечения, а потому почти не будут взаимодействовать с веществом.
Ну тут уж я не подскажу:) Можно поискать таблички еще, эта выглядит подробной и актуальной (по крайней мере обновляется регулярно и со ссылками на источники). Возможно, как-то перекрыли и эти области, но я не настолько в теме.
Так нет же, как раз не закрыли. Красные области с LISA и DECIGO еще не построены, это проекции будущих результатов. Желтые области, подписанные NS и WD - ошибочные.
На графике по оси x - масса черной дыры, по оси y - возможный вклад ЧД в темную материю (там, где 1 - темная материя целиком состоит из ЧД).
Если вы посмотрите на массы между 10^-16 - 10^-12, там у нас как раз нет практически способа увидеть их. DECIGO и LISA еще не взлетели. NS - это влияние на нейтронные звезды, но там у нас тоже нет сильно достоверных данных.
Я не говорю, что ЧД - это непременно темная материя. Я к тому, что мы не можем пока быть уверены в обратном. И уж тем более это не столь очевидно, как вы написали в исходном комменте.
UPD: судя по легенде, NS и WD это вообще ошибочные результаты. Так что регион 10^-16 - 10^-12 пока еще не исследован вообще.
Да, к сожалению, для создания квантовой запутанности дома вам потребуется много очень дорогого оборудования (речь о сотнях тысяч долларов на подобный вашему проект). Поэтому этим занимаются специально обученные люди в институтах.
Вот вариант графика поновее (то, что пунктиром - еще не работающие детекторы)