Первый в России прототип квантового компьютера заработал в НИТУ «МИСиС»

    В НИТУ «МИСиС» заработал первый в России прототип квантового компьютера. Устройство на двух кубитах выполнило квантовый алгоритм Гровера, превысив ранее известный предел точности на 3%. В качестве основы для кубитов были взяты сверхпроводящие материалы.

    1

    Криостат квантового компьютера, собранного в НИТУ «МИСиС».

    Работы по созданию квантового компьютера в рамках проекта Фонда перспективных исследований ведутся в НИТУ «МИСиС» с 2016 года под руководством Валерия Рязанова, главного научного сотрудника Лаборатории сверхпроводящих метаматериалов университета. Конструкция предполагает использование в качестве основы для кубитов сверхпроводящих материалов.

    Кубиты (квантовые биты) – действующая сила квантового компьютера, аналог «битов» у обычного ПК, только куда более совершенный. Если привычный нам компьютер «мыслит» и считает нулями и единицами, то есть каждый бит информации может быть закодирован либо как «0», либо как «1», то кубит обладает свойством так называемой суперпозиции, способности находиться одновременно в обоих состояниях. Это открывает огромные перспективы, ведь при таких вычислительных ресурсах квантовый компьютер сможет обогнать самые мощные вычислительные устройства на целые порядки.

    Квантовый компьютер на сверхпроводящих материалах – более совершенная система по сравнению с аналогами. Например, другими научными коллективами разрабатываются кубиты на отдельных атомах (которые могут «потеряться» из-за ничтожно малого размера) и на ионах (их можно выстраивать исключительно линейно, что физически неудобно). Созданные в НИТУ «МИСиС» кубиты сделаны из алюминия, имеют размер в 300 микрон, их нельзя «потерять», а еще можно выстраивать нелинейно.

    В ходе эксперимента двухкубитный квантовый компьютер решал алгоритм Гровера – алгоритм перебора для функции. Квантовый компьютер, благодаря принципу суперпозиции, в идеальном случае может найти правильное значение x в решении этой задачи за одно обращение к функции f(x) с вероятностью 100%.

    «Алгоритм Гровера на двух кубитах – это очень важный шаг на пути к созданию квантового компьютера. Мы не первые в мире, кто продемонстрировал его работу, но здесь идёт речь в первую очередь о технологическом достижении. Мы показали возможность реализации всех необходимых для логических операций для универсального квантового процессора: инициализации, однокубитных и двухкубитных операций и считывания, причём с удовлетворительным для небольших алгоритмов уровнем ошибок», – рассказал один из участников проекта инженер лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» Илья Беседин.

    Самая большая трудность на пути к созданию полезного квантового процессора – ошибки. В отличие от классческих компьютеров, которые могут работать годами и всегда выдавать воспроизводимые и предсказуемые результаты, квантовые компьютеры подвержены влиянию шума, который искажает результаты вычислений. Несмотря на то, что созданный в НИТУ «МИСиС» процессор из двух кубитов слишком мал для решения прикладных задач, он успешно «перешагнул» порог 50%-ной вероятности верного ответа, дойдя до 53%.

    Весь алгоритм состоит из инициализации двух кубитов, четырёх однокубитных операций, двух двухкубитных операций и считывания двух кубитов; ошибки в любой из которых уменьшает вероятность правильного ответа в ответе.

    2

    В криостате есть позолоченные фланцы, которые при охлаждении стабилизируются на разных температурах. Самый нижний имеет температуру 0,01 Кельвин = -273,14 градусов Цельсия.

    Чип для квантового компьютера изготавливали в МГТУ им. Баумана, а его проектированием и запуском устройства занимались уже в НИТУ «МИСиС», где в лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» выстроен уникальный комплекс оборудования с криостатами, обеспечивающими работу при сверхнизких температурах, близким к абсолютному нулю.

    «Тем не менее, перед нами ещё большой путь, – добавляет Илья Беседин. – Совсем недавно в прессу попали ещё не опубликованная официально статья компании Google, которым удалось реализовать на 53-кубитном сверхпроводниковом квантовом процессоре алгоритм «квантового превосходства». Задача «квантового превосходства» – это наиболее благоприятная именно для квантового компьютера задача, которую при этом очень сложно выполнить на классическом компьютере. И если у нас преодоление «классического» предела – это всё-таки фундаментальный результат, то результат Google – это уже ближе в практическую сторону: они смогли сформулировать и решить задачу, которую их процессор может выполнить за минуты, а мощный суперкомпьютер проверял неделями».

    И даже при этом Google ещё не удалось приблизиться к тому, чтобы квантовый компьютер решал какую-либо практически полезную задачу эффективнее, чем классический. Однако пока теоретические предсказания относительно вычислительного превосходства квантовых компьютеров экспериментами подтверждаются.

    Следующие важные шаги на пути к созданию полезного квантового компьютера – это демонстрация уменьшенных до размеров нескольких десятков кубитов версии «полезных» квантовых алгоритмов (например, симулятор химической реакции или основного состояния молекулы) и демонстрация квантовой коррекции ошибок. Вот именно для коррекции ошибок, кстати, сверхпроводниковые кубиты подходят лучше всего: их можно организовать в двумерную решётку с локальными взаимодействиями и параллельными вентилями, которая необходима для «поверхностного кода» – самого простого с точки зрения требований и к точности операций.

    «Мы тоже хотим двигаться в эту сторону, но с моей точки зрения в квантовых вычислениях важно не только «больше», но и «лучше»: сверхпроводниковые кубиты, которые мы сейчас используем, получаются довольными дорогими и дают много ошибок. И перед тем, как делать сотни и тысячи кубитов, на мой взгляд, стоит ещё поработать над самой базовой единицей – кубитом», – подводит итог Илья Беседин.
    НИТУ «МИСиС»
    99,85
    Образование и наука
    Поделиться публикацией

    Комментарии 68

      –17
      Несмотря на то, что созданный в НИТУ «МИСиС» процессор из двух кубитов слишком мал для решения прикладных задач, он успешно «перешагнул» порог 50%-ной вероятности верного ответа, дойдя до 53%.


      Вау! Они приблизились по точности расчетов к подброшенной монетке!
      В таком свете фраза «гроша ломанного не стоит» обретает новый смысл :))
        +11
        При большом числе повторений одного и того же вычисления можно с высокой долей вероятности (насколько угодно близко приближаясь к 100% точности) получить верный ответ. Этого можно достичь, если вероятность правильного ответа выше 50% хоть немного и чем больше это превышение, тем меньшее количество вычислений нам нужно провести для получения ответа с желаемым количеством девяток после запятой в проценте нашей уверенности в его корректности.
          –17
          т.е. увеличивая кол-во попыток можно асимптотически приближаться к 100% точности, но так ее и не достичь, т.е. вычислить 2+2=4 с полной уверенностью нельзя? :)
          Ну да, а в чем можно быть уверенным в нашей жизни, ведь даже 2+2 будет разным в зависимости от «покупаем» или «продаем» :)
            +17
            Кажется вы начинаете понимать современную физику
              –21
              Ага, и еще понял что у многих на хабре отсутствует чувство юмора, рейтинг -5 суммарно уже нахватал :))
                0
                С чего такое категоричное высказывание в духе Ситхов?
                Не допускаем, что у людей чувство юмора может являться отличным от принятого вами? Дискриминация? Навешивание ярлыков? Вы с этим можете не соглашаться, однако подобно вам я могу это утверждать :)
                  0
                  А чем еще можно объяснить такое количество минусов на 2-х шуточных постах? Уязвленной гордостью за шутки о достижениях соотечественников? Или коллективное «по шапке» потому что и так уже много минусов, добавим еще чтоб неповадно было?
                  Или может и правда что-то в юморе не так? Тогда прошу привести примеры «правильного» юмора, разрешенного к использованию на хабре…

                  habr.com/ru/post/470898
                    +2
                    Или может и правда что-то в юморе не так?
                    Не так. Во-первых, это банально не смешно. Во-вторых, оскорбительно для людей, которые делают такое сложное дело. Если бы вы рассказывали о своей работе (или каких-то достижениях, в которые вкладываете душу и силы), а я пришел бы и «пошутил», что все это гроша ломаного не стоит, посмотрел бы я, как бы вы посмеялись над моей «шуткой».
                    Наконец, ваши комментарии просто ошибочны фактически, как вам указали ниже: если бы еще «шутка» не содержала глупости и непонимания физики, можно было бы как-то пройти мимо.
                      0
                      Значит таки «уязвленная гордость за шутки о достижениях соотечественников».
                      Про «банально не смешно» — это тоже ваше личное мнение. Вам не смешно, другим — либо сойдет либо нормально.
                      Про оскорбительно — оскорбляются на шутки очень часто люди с завышенным ЧСВ, особенно если чувствуют, что есть недостатки в их «достижениях» и пытаются это прикрыть. Начистоту — в комментах есть указание что наши технологии в хвосте индустрии. И все с этим согласны. И нечего обижаться когда над этим слегка подтрунивают.

                      Если бы я прямо в лоб сказал, что хвалится тут нечем, что наш уровень в ж… пе в сравнении с достижениями лидеров, что… ну много что можно наязвить, — в этом случае сам бы поставил первым себе минус.

                      Но обыграть игру слов " 50% правильности, монетка, гроша ломаного" — это просто шутка, ничего совсем уж оскорбительного тут не вижу.
                      Про ошибочность шутливых комментариев — ну простите, с блондинкой и вероятностью 50 на 50 встретить динозавра меня просто опередили :)

                      И да, теорию вероятности в ВУЗе учил 25 лет назад, уже подзабыл… Бывает.
                        +2
                        Про «банально не смешно» — это тоже ваше личное мнение.
                        Судя по количеству минусов — не только мое;)
                        Начистоту — в комментах есть указание что наши технологии в хвосте индустрии. И все с этим согласны. И нечего обижаться когда над этим слегка подтрунивают.
                        И это не вина людей, которые над этим работают. Они делают, что возможно в наших реалиях. И я не понимаю, зачем над этим подтрунивать. Типа, «о, вам так сложно, денег нет, а вы все равно стараетесь и чего-то достигаете? Ну так вот словите еще от меня добавку. Буду вас еще тыкать носом в ваше отставание.» Извините, но это — не юмор.
                          0
                          И это не вина людей, которые над этим работают. Они делают, что возможно в наших реалиях. И я не понимаю, зачем над этим подтрунивать.


                          Ну вообще, в человеческой сущности заложено относится с юмором ко всему, а особенно к брату по разуму.
                          А от вашего замечания прохладно веет законами «о неуважении к власти». Нельзя шутить над святыми, они делают все возможное…

                            +1
                            Погодите, я не говорю, что шутить нельзя. Шутить можно над чем угодно. Но если шутка плохая — будьте готовы, что другие реализуют свою свободу вам на это указать, например, минусом комментарию.
                              0
                              Наверное поэтому на хабре в принципе очень мало шутливых комментариев. Например, в этом треде кроме моей неудачной шутки других вообще нет, только намек об анекдоте про советскую микросхему. Кстати, это напомнило другой анекдот из тех же времен "… а теперь анекдот №175… ха-ха-ха".
                                0
                                Может быть потому, что всем интересно обсудить конкретные вопросы статьи, а не хохмить? Тут не пикабу все же. Можете удачно пошутить — вперед, самые популярные комментарии Хабра были именно удачными шутками. А если у вас проблемы с чувством юмора — или готовьтесь огрести, или не шутите.
                              +3
                              Никто не спорит, что чувство юмора существенно упрощает жизнь. Но «относиться с юмором ко всему» =/= «выдавать неудачные шутки за качественный юмор, а окружающих осуждать за чопорность».
                +7
                На реальном классическом компьютере тоже нельзя гарантированно верно вычислить 2+2. Всегда есть вероятность, что сбой памяти изменит одновременно и бит ответа, и биты, исправляющие ошибки. Просто вероятность такой ситуации крайне мала.
                  0
                  классическая ошибка в традиционном программировании: сравнивать результаты 2.0*2.0 с 4.0
                  0

                  Это диалектика в чистом виде.
                  Вы говорите "нашли 2+2=4 с вероятностью 53%“ реально же смешно.
                  А если сказать "нашли закрытый RSA 2048 ключ по открытому с вероятность в 53%, за конечное разумное время", то это вызовет панику.
                  Проблема в том что в посте не сказано, какие именно задачи были посталенны и решены компьютером в ходе эксперементов.

                    0

                    Ну извините, на двух кубитах даже 2+2=4 не посчитаешь, потому что 4 уже не влезает :)
                    Если серьёзно — ну не изобрели пока полезный квантовый компьютер.

                  0
                  Вот интересный момент про который ни разу нигде не доводилось читать. Кубитовые операции быстрее классического перегона электронов в обыкновенных процессорах. Но нужно N квантовых операций для достижения заданной точности. И тут мы уже опять возвращаемся из микромира, в макромир, где скорость полезных вычислений определяется промежутком между «бесплатными» кванотовыми операциями. И даже если кубитовые операции параллелятся, все равно есть какой-то предел кубитов в вычислительном устройстве.

                  В общем есть ли такая проблема на самом деле в реальных квантовых вычислениях, и не выйдет ли что мы так же упремся в скорость «проверки» результата вместо скорости вычисления? Упремся в смысле, что даже при наличии многокубитного квантового компьютера, достаточного для взлома современных шифров не стойких к квантовым алгоритмам, мы не сможем взламывать эти шифры на скорости принципиально большей чем на обычных компьютерах.
                    0
                    да ладно — проверить «это верный ключ или нет» можно очень быстро.
                      +1
                      Наверняка существуют задачи, где ответ так просто проверить нельзя.
                        0
                        Существуют, и квантовые вычисления делаются для их решения. Например — Задача комивояжера.
                        И проблема проверки это одна из проблем в квантовом исчислении, потому что если решение на n-м шаге верно и еще можно проверить на обычных суперкомпьютерах, то n+1, c учетом экспоненциальности, уже будет проверить невозможно.
                        А сказать, что это правильно потому что n раз было правильно, нельзя, потому что квантовые состояния и взаимодействия очень хрупкие. Так что проверить можно через сходимость многократных экспериментов к какому-то результату.
                        Но проблему надежности вычслительных машин человечество решает не первый раз — в 40х и 50х тоже было не просто :)
                          0

                          Квантовые алгоритмы есть такие, которые дают ответ детерминированно, есть такие, которые дают с некоторой вероятностью, есть такие, которые дают выборку из распределения.
                          Гровер — как раз детерминистический алгоритм. То что в нашей экспериментальной реализации так много ошибок — это не проблема самого алгоритма, а проблема реализации. Почему реализация хромает — ну она у всех фундаментально не может быть идеальной (но с коррекцией ошибок теоретически её можно ценой дополнительных кубитов и операций сделать сколь угодно близкой к идеальной), а у нас ошибки всё таки ошибки местами даже на порядок выше, чем у того же Гугла и ibm. Но над этим мы как раз работаем :)

                      0
                      Можно даже если не превышает 50%
                      Если ответы:
                      1,7,3,3,6,3,8,5,4,3,7, то какой из них верный? И какова вероятность верного ответа?
                      Это конечно сильно на пальцах, но в качестве примера сойдёт.
                      +1
                      Там два кубита, так что одной монеткой не обойтись, нужно две монетки.
                      Вероятность угадать с помощью монетки — 25%.
                      50% — это классическая вероятность, если есть одно обращение к оракулу. У нас 53%, причём это число получено по выборке в 10000 повторений, так что со статистической значимостью там всё в порядке.
                        +1
                        Вы неверно работаете с вероятностями. Если это выбор 1 верный против одного неверного варианта, то это да, монета. А если один верный против 10000000 неверных, то это совсем другое.

                        Приходят в казино два человека, садятся за рулетку. Один может с вероятностью 50% предсказать цвет, а второй с вероятностью 50% число. Вроде у обоих вероятность верного ответа 50%, но есть нюанс…

                        Или есть человек, который с вероятностью 50% может предсказать выиграшный номер лотереи. Все еще будете сравнивать с монеткой?

                        Если я могу предсказать пол человека с вероятностью 50% — это фигня.

                        А если могу с вероятностью 50% предсказать на контроле, что он террорист, то это уровень отличных экспертных систем. Т.е. из 1 на миллион вычленить 1 на 1, это мегакруто.

                        Кстати, монетка в примере с террористами не даст 50% вероятности успешного ответа.

                        Продолжать?

                        Вы попали в классическую ментальную ловушку, как в анекдоте о блондинке, которую спросили о вероятности встретить динозавра.

                        P.S. не пишите про зеро, пример упрощенный.
                        P.P.S и про два зеро тоже не пишите
                          0

                          Я не уверен что правильно понял вашу мысль, но могу сказать следующее:
                          1) пространство поиска — 4 элемента. Вероятность попасть наугад с первого раза — 25%. 50% — это классическая вероятность попасть хотя бы со второго раза. Раз мы в квантовом алгоритме обращаемся к "оракул", сравнение именно с этим случаем будем считать наиболее честным.
                          2) наша реализация примерно одинаково хорошо ищет правильный ответ в случаях когда он все возможные на 2 кубитах значения: 0, 1, 2, 3. 53% — это как раз минимальная из 4 исходов вероятность (вероятность правильно найти число 2, почему-то). Остальные там в диапазоне 55%-58%. Никакого мухлежа с уменьшением ошибок первого рода за счёт ошибок второго рода не проводилось.

                        +1
                        … алгоритм «квантового превосходства… их процессор может выполнить за минуты, а мощный суперкомпьютер проверял неделями

                        Этот Илья Беседин создает путаницу некоторыми высказываниями:

                        — Квантовое превосходство означает, что квантовый процессор смог решить задачу, которую практически невозможно решить на обычном процессоре (т.е. решение занимает миллиарды лет), о каких неделях тут речь?

                        — Во-вторых, квантовое превосходство это не алгоритм, а достижение, которого можно достигнуть, решив какой-либо алгоритм
                          +7
                          Это вы, кажется, не очень представляете себе, о чем говорите. В данном случае это был именно специальный алгоритм, созданный для демонстрации квантового превосходства, и он решил именно что задачу, которую классический компьютер тоже решил, только за несколько недель. См. тут, например.
                            0
                            Если классический компьютер решил этот алгоритм за неделю, это значит что квантовое превосходство не было достигнуто, а было продемонстрированое только преимущество квантового компьютера, вот когда решит задачу, на которую классическому компьютеру теоритически понадобится не неделя, а миллион лет, тогда можно будет считать что квантовое превосходство достигнуто.

                            Иначе грандиозность этого события совершенно незаметна, в чем мы собственно и убедились, поскольку это событие прошло незамеченным, хотя должно было быть намного более впечатляющим, чем полет на луну, из-за потенциала, который оно приносит во все сферы жизни
                              +1
                              Вот по ссылке выше на это ответ дан:
                              В7. Погоди. Если классические компьютеры могут только проверить результаты эксперимента по квантовому превосходству только в режиме, где классические компьютеры все еще могут симулировать эксперимент (пусть и очень медленно), как вообще можно говорить о «квантовом превосходстве»?

                              Ну ладно вам. С 53-кубитным чипом вы видите ускорение в несколько миллионов раз, и пока все еще можете верифицировать результат, а также проверить, что ускорение растет экспоненциально с количеством кубитов, точно как предсказывает асимптотический анализ. Это не незначительно.
                                +1
                                Я не хотел никого запутывать, термин «алгоритм квантового превосходства» не мой. Это гугл начал. Более честным было бы название «сэмплирование результатов выполнения случайной последовательности квантовых логических операций с ошибками». Это, мягко говоря, не слишком полезная в народном хозяйстве задача. Собственно поэтому событие и не особо замечено. Для полезных применений точность операций и число кубитов не дотягивают. Насколько не дотягивают — не знаю, может на порядок, может на два. Впрочем для демонстрации коррекции ошибок в поверхностном коде этого должно быть достаточно — но из 53 физических кубитов сделать больше 2 логических кубитов не получится.

                                Я хотел сказать наиболее аккуратно и коротко сказать что они сделали, но честно говоря лучше просто посмотреть на Fig. 4 обсуждаемой статьи.
                                  +1
                                  Для полезных применений точность операций и число кубитов не дотягивают.
                                  Кажется, с коррекцией нужны миллионы физических кубитов для «полезных» вещей типа криптографии.
                                0
                                Разве несколько недель? В «пропавшем отчёте» было написано: «On Google Cloud servers, we estimate that performing the same task for m = 20 with 0.1% fidelity using the SFA algorithm would cost 50 trillion core-hours and consume 1 petawatt hour of energy.»
                                  +2
                                  Речь шла о проверке изначально, и верифицировано квантовое превосходство на количестве циклов в m=12, расчет которого занял несколько недель. Т.е. из Fig. 4(b) видно, что на m=14 они вполне могут сэмплить за разумное время, но вот проверять уже долго. А для большего количества циклов там вообще беда. Они то и пишут в абстракте:
                                  While our processor takes about 200 seconds to sample one instance of the quantum circuit 1 million times, a state-of-the-art supercomputer would requireapproximately 10,000 years to perform the equivalent task.
                                  Это экстраполяция: КК у них такое делает, но проверить они не могут, поэтому проверяют на менее сложных вещах. Об этом же Ааронсон и говорит в цитате выше.
                                    0
                                    Вы, случайно, не разобрались ещё, откуда у Google это специфическое распределение берётся и при чём там лазеры «XEB is based on the observation that the measurement probabilities of a random quantum state have a similar pattern to laser „speckles“, ...»
                                      +2
                                      А вроде написано в приложении, в части С4 и картинка есть (FIG. S14). Я так понимаю, это результат интерференции ВФ запутанных кубитов. Именно про это пишет Ааронсон тут:
                                      Важно, что распределение DC не является равномерным. Некоторые строки возникли в результате конструктивной интерференции амплитуд и потому имеют большую вероятность, а другие — в результате деструктивной, и имеют меньшую вероятность. И хотя мы получаем только малую часть из всех возможных 2n сэмплов, мы можем проверить распределение этих сэмплов статистически на соответствие ожидаемому неравномерному распределению, и убедиться, что мы получили нечто с трудом воспроизводимое классически.

                                      Его распределение Dc — это и есть XEB с картинки S14
                                        0
                                        А к лазерам это имеет отношение тем, что там шум сигнала «неклассический»?
                                          0
                                          Нет, просто картинка выглядит похоже, и тоже вызвана интерференцией:)

                                          image
                              0
                              Я глянул Википедию, там написано, что нужно O(n) кубит для 2n вариантов перебора. Подозреваю, что на 2 кубитах выйдет найти решение из 4 возможных вариантов.
                                0
                                Созданные в НИТУ «МИСиС» кубиты сделаны из алюминия, имеют размер в 300 микрон, их нельзя «потерять»

                                Почему-то сразу вспомнился анекдот про советские микросхемы с ручками для переноски.
                                И я правильно понял, что в заявленном квантовом компьютере всего два кубита?
                                  +1
                                  Верно, пока их два. Теперь, когда два кубита справились с задачей, их кол-во будут увеличивать.
                                  +2
                                  А что вообще планируется? Сколько кубитов/какая архитектура? Коррекция ошибок и т.п.?
                                    +16
                                    Вообще мы много всего планируем!
                                    1) Надо улучшать схему кубитов и элементов связи; фиделити двухкубитного гейта у нас получается 89%. Тут проблема даже не с когерентностью, скорее надо над топологией схемы ещё поработать.
                                    2) Хочется попробовать другие кубиты, не только трансмоны. Трансмоны — это круто, и все (Google, IBM, Intel) делают всё на них. Но у них, например, есть более высоко возбуждённые состояния, от которых особенно в схемах коррекции ошибок будет головная боль.
                                    3) Коррекцию ошибок будем пробовать. Для сверхпроводниковых кубитов хорошо подходит схема поверхностного кода. Минимальный размер системы в котором это имеет смысл — это 17 кубитов (9 «data qubits» и 8 дополнительных кубитов, чтобы синдромы мерить можно было удобно мерить).
                                    4) Больше кубитов — это конечно хорошо, хотя это не столько научная задача, сколько инженерная. Сейчас мы (не только МИСиС, у нас коллаборация большая) планируем около 30-50 кубитов. К каждому кубиту нужно подводить криогенную СВЧ в которую нужно подавать аналоговый сигнал произвольной формы с низкими шумами с полосой ~300 МГц. Это достаточно дорого всё стоит, у нас сейчас столько такого оборудования нет. С управляющей электроникой и синхронизацией сигналов на разные кубиты тоже придётся поработать.

                                    У гугла 5 лет назад было 5 кубитов и двухкубитные гейты с фиделити 0,99, сейчас у них 53 кубита с фиделили 0,995. Не думаю что мы сможем сильно быстрее них сделать.
                                      +5
                                      фиделити двухкубитного гейта… трансмоны...
                                      Это заклинание? Ты ведьма? Где мой факел!? :)

                                      А кто из Бауманки делал чип? Ну, что бы за альмаматер погордиться чуть-чуть:)
                                        +2
                                        Для простоты можно считать что «фиделити двухкубитного гейта» = «вероятность выполнить двухкубитную логическую операцию и не сделать при этом ошибок».
                                        «Трансмон» — самый простой сверхпроводниковый кубит, состоящий из джозефсоновского контакта и распределённой ёмкости. Для наших задач джозефсоновский контакт — это нелинейный индуктор, ёмкость — конденсатор. Получается очень сильно нелинейный LC-контур, который при сверхнизких температурах ведёт себя как квантовый осциллятор. В качестве уровней кубита используются два нижних уровня энергии этого осциллятора.

                                        В бауманке есть чистая зона, или по-умному НОЦ ФМН. Вот они делали.
                                          +3
                                          Я погуглил все это до того как написал комментарий, просто не смог удержаться. :)

                                          Эх, я думал — может ИУ себе соорудили. Но и так тоже хорошо.
                                        +2
                                        Здорово! Приятно видеть, что в России еще есть хорошие группы и интересные результаты.

                                        Еще пару вопросов, любопытства ради:
                                        Тут проблема даже не с когерентностью, скорее надо над топологией схемы ещё поработать.
                                        А у вас своя топология, или какая-то из известных?
                                        Хочется попробовать другие кубиты, не только трансмоны.
                                        А о чем думаете? А вообще можно совмещать разные кубиты: скажем, одна часть КК на трансмонах, а коррекция на фазовых?
                                        Больше кубитов — это конечно хорошо, хотя это не столько научная задача, сколько инженерная. Сейчас мы (не только МИСиС, у нас коллаборация большая) планируем около 30-50 кубитов.
                                        Да, вот тоже кажется, что поработать над коррекцией ошибок, скажем, может быть интереснее «просто» наращивания числа кубитов. А где сидит аппарат, если не секрет?
                                          +1
                                          А у вас своя топология, или какая-то из известных?

                                          Принципиальная схема оказалась очень похожа на то, что показывает Гугл. Больше сказать не могу.
                                          А о чем думаете? А вообще можно совмещать разные кубиты: скажем, одна часть КК на трансмонах, а коррекция на фазовых?

                                          Совмещать можно, но не очень удобно, и непонятно ради чего. Нет такого что один кубит умеет что-то одно хорошо, а другой — что-то другое, во всяком случае для универсального квантового компьютера это не работает. Здесь нужно чтобы каждый кубит умел делать с высокой точностью все операции.
                                            0
                                            Принципиальная схема оказалась очень похожа на то, что показывает Гугл. Больше сказать не могу.
                                            Понятно, ну будем ждать публикаций!

                                            Совмещать можно, но не очень удобно, и непонятно ради чего.
                                            Цена или удобство управления. Может на одних можно получить лучше фиделити, а другим меньше надо для работы. Но это так, я понятия не имею:)
                                      0
                                      Интересно, а можно в качестве сверхпроводников использовать не алюминий, а ВТСП?
                                        +4
                                        Наверное можно, но не очень нужно. Сверхнизкие температуры нам нужны не только чтобы алюминий сверхпроводил, но и чтобы убрать шумы Джонсона-Найквиста.
                                        +2
                                        К статье не хватает краткого вывода. Лично у меня возникли некоторые вопросы, на которые я не нашел ответа:
                                        1. Где мы относительно планеты всей, впереди, сзади, где-то по-серединке?
                                        2. Если мы позади (ну или по серединке) — насколько сильно мы отстаем, есть-ли (в отличии от «классической электроники») у нас реальные шансы догнать лидеров и оказаться в числе первых?
                                        3. Вопрос про квантовые компьютеры вообще — насколько далекой (во временном плане) выглядит перспектива перехода от лабораторных стендов к хоть какому-нибудь применению в реальной жизни?
                                          +2
                                          Не специалист, но попробую ответить:
                                          1. Сзади. Но мы в числе игроков, это уже неплохо.
                                          2. Мне квантовые компьютеры напоминают мирный термояд. Хрен предскажешь когда доберётся до коммерческой эксплуатации. И благодаря какому прорыву.
                                          3.Квантовые компьютеры имеют кучу проблем. При этом они уже близки к хоть какому-то применению в реальной жизни (кстати вроде УЖЕ но загуглить не могу, сейчас с интернетом у меня плохо). То, что проблем куча означает 2 новости:
                                          а)Плохая: квантовые компьютеры ещё очень нескоро вытяснят кремниевые, если вообще вытяснят.
                                          б)Проблем куча, а значит и путей улучшения квантовых компьютеров много.
                                            +2
                                            квантовые компьютеры ещё очень нескоро вытяснят кремниевые, если вообще вытяснят

                                            В общем-то, квантовых компьютеров никогда не будет. Никогда они не вытеснят традиционные. Просто в традиционных компьютерах когда-нибудь в будущем добавится ещё один сопроцессор, квантовый. И будет он использоваться так же, как математический: в круге соответствующих задач, квантовых алгоритмов. Скажем, в задачах шифрования.
                                              0
                                              Такой вариант мне кажется наиболее логичным. Но слишком много неизвестных, поэтому я не настаиваю на этом варианте.
                                                0
                                                Да нет тут особо никаких «неизвестных». Смотрите, есть частая задача: отсортировать некий список по возрастанию. Как вы себе представляете алгоритм сего действия в рамках квантовых алгоритмов? Никак? Вы абсолютно правы, это никак не задача квантовых вычислений. Набор задач, которые хорошо распараллеливаются, довольно ограничен, и основная масса существующих задач имеет последовательный алгоритм решения, что несовместимо с квантовыми одновременными вычислениями на суперпозициях состояний.
                                                Ну и в принципе, если вам нужны детерминированные быстрые вычисления над числами с плавающей точкой… Ни обычный CPU, ни квантовый тут не подходят хорошо, тут нужен специализированный математический сопроцессор, не умеющий логику (обычный CPU) или массовые параллельные операции на связанных состояниях (квантовый сопроцессор), но умеющий как раз быстро математику (не умеют обычные CPU), которая даёт всегда одинаковый результат (не умеют квантовые CPU).
                                                  0
                                                  ПРЕДПОЛОЖУ как отсортировать список по возрастанию с помощью квантового компьютера.
                                                  1)Делаем суперпозицию всех возможных сортировок списка.
                                                  2)выбираем нужный вариант из суперпозиции.

                                                  Квантовые процессоры теоретически умеют выдавать одинаковые результат. Но количество кубит для вычислений растёт очень сильно. Поэтому СЕЙЧАС такие процессоры не делают.
                                                    0

                                                    Как именно вы собрались выбирать нужный вам вариант? Неужели перебором? :) Вы в принципе не можете хранить строки текста в кубитах. Поэтому они (кубиты) вам бесполезны для сортировки. И результаты квантовых вычислений по сути всегда вероятностны.

                                                      0
                                                      Поправьте если ошибаюсь, но как я понимаю вычисление данных по хешу этих данных на основе квантовых компьютеров выполняется как раз «параллельным»(если так можно выразиться для квантовых вычислений) перебором всех возможных вариантов. И выбирается нужный.
                                                      Не вижу принципиального отличия в выборе нужной последовательности из предложенных.
                                                      Я в принципе могу хранить двоичные данные в кубитах. А значит могу хранить всё, что может хранить классический компьютер.
                                                      Про коррекцию ошибок не нашёл статью, которую читал ранее. Вот первая попавшаяся 22century.ru/computer-it/11775
                                                        0

                                                        В задачах где много данных основной проблемой является ввод-вывод данных. Если у вас уже есть данные в квантовом компьютере, то может и есть какой-нибудь быстрый алгоритм сортировки (я о нём ничего не знаю, но я и не специалист именно в алгоритмах), но если данные в классическом компьютере и вывод тоже классический, то по крайней мере O(n) времени вы потратите.

                                            0
                                            1) пока никто не знает
                                            2) может и впереди на десятилетия, а может и позади. вся фишка в том что те кто собрал десятки кубитов экспериментируют на системах менее атома, где требуется по сути абсолютный ноль и полная изоляция квантовой системы от внешнего мира. вполне может быть они уже не смогут собрать стабильную систему более 100 кубитов. а вот «огромные» российские кубиты в 300 микрон позволят выйти на тысячи. а может и не позволят.
                                            3) пока проверенных идей как изолировать квантовую систему от внешнего мира нет. потому все существующие системы работающие на экстремально низких температурах могут запросто быть тупиком.
                                              0
                                              Что там может быть «меньше атома»? Сначала были фотоны, потом — спины ионов.
                                                0
                                                может и впереди на десятилетия, а может и позади. вся фишка в том что те кто собрал десятки кубитов экспериментируют на системах менее атома, где требуется по сути абсолютный ноль и полная изоляция квантовой системы от внешнего мира. вполне может быть они уже не смогут собрать стабильную систему более 100 кубитов. а вот «огромные» российские кубиты в 300 микрон позволят выйти на тысячи. а может и не позволят.

                                                Нет, и гугл и IBM c Intel работают на тех же трансмонах — сверхпроводящих кубитах, они все примерно одного размера.

                                                3) пока проверенных идей как изолировать квантовую систему от внешнего мира нет. потому все существующие системы работающие на экстремально низких температурах могут запросто быть тупиком.
                                                Пока только коррекция ошибок может спасти. Но она требует огромного числа физических кубитов для реализации логических кубитов без ошибок.
                                                  +1

                                                  Вот кстати эта схема больше похожа на гугловскую, чем на ibm quantum experience (хотя это и ibm). В quantum experience кубиты напрямую ёмкостно связаны, а операции это cross-resonance CNOT, а у Гугла и здесь — iSWAP через перестраиваемый элемент связи. С точки зрения квантовой информатики разница не слишком велика, а с точки зрения физической реализации это весьма существенно.

                                              0
                                              53%… 10000 тыс. повторений, как здесь кто-то написал в комментариях. Мда, похоже такая же замануха для научфриков на полвека, как и термоядерный синтез.
                                                0

                                                Квантовый компьютер предложили в 1980 году, с тех прошло чуть меньше чем полвека :)
                                                Если серьёзно, квантовый компьютер — гораздо менее затратное мероприятие, чем термоядерный реактор. Просто задача не решается строительством большого помещения/выкапывания тоннеля, куда нужно поставить реактор (ускоритель, интерферометр,...) ПОБОЛЬШЕ.

                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                              Самое читаемое