Как стать автором
Обновить
15.38

Квантовые технологии

Квантовые вычисления, алгоритмы и вот это всё

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Проблема квантового измерения и её решения: байесовские вероятности или неопределённость самолокации?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 37 мин
Количество просмотров 2.8K

Кажется, наука приближается к разрешению парадокса, породившего множество интерпретаций квантовой механики и множество споров между их сторонниками. Реализованный в 2019 г. эксперимент «Друг друга Вигнера», в котором наблюдатели моделируются с помощью фотонов или кубитов квантового компьютера, убедительно показал, что квантовую механику нельзя применять для описания мира с точки зрения других наблюдателей. В результате теории, постулирующие коллапс волновой функции, перестают быть самосогласованными и выбывают из игры. В финальный раунд проходят только кьюбизм и многомировая интерпретация – две самые радикальные и диаметрально противоположные интерпретации, предлагающие очень похожие решения проблемы измерения. Одна из них требует отказаться от идеи объективной реальности, а вторая – признать собственную неуверенность в том, в какой вселенной вы находитесь. Я делаю ставку на второй вариант, а какое из этих двух зол выбираете вы?

Читать далее
Всего голосов 28: ↑26 и ↓2 +24
Комментарии 57

Новости

Как работают квантовые генераторы случайных бит

Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 1.6K

Случайные числа являются важнейшим ресурсом в большом числе практических приложений. Последовательности случайных чисел применяются в системах безопасности, криптографии (в том числе в квантовой криптографии), в научных исследованиях (статистике, моделировании различных систем и процессов), а также в играх.

Генераторы случайных чисел (ГСЧ) можно формально разделить на две категории: псевдослучайные и аппаратные. Генерация псевдослучайных чисел основана на математических алгоритмах, позволяющих получать каждое последующее число путем математического преобразования предыдущего числа согласно заданному алгоритму. Однако, зная предыдущие числа и математический алгоритм, можно предсказать всю последовательность.

В нашей компании мы разрабатываем квантовый генератор случайных чисел, основанный на флуктуациях вакуума.

Читать далее
Всего голосов 11: ↑9 и ↓2 +7
Комментарии 31

Extropic: Добро пожаловать в Термодинамическое Будущее (перевод)

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 4.4K

Всем привет, Меня зовут Богдан Печёнкин. Я соавтор Симулятора ML на Karpov.Courses и фаундер AI Dating Copilot стартапа Adam.

Только что Мне на глаза попалась одна новость от компании Extropic с новостями из мира квантовых компьютеров, которую Мне захотелось перевести и прокомментировать.

Extropic - лаборатория, разрабатывающая квантовые вычисления и алгоритмы искусственного интеллекта на их основе.

Тема квантовых вычислений интересна и важна, хоть и вокруг неё полно разного рода спекуляций и булшита. Предсказывают, что квантовые вычисления отбросят на обочину истории все современные системы шифрования, а также послужат фундаментом для инфраструктуры дата центров следующего поколения.

Читать далее
Всего голосов 19: ↑18 и ↓1 +17
Комментарии 2

Квантовая информация и законы сохранения. Энтропия фон Неймана как мера квантовой запутанности

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 25 мин
Количество просмотров 9.3K

Когда речь заходит о законах сохранения, первым на ум приходит закон сохранения энергии. Менее известны законы сохранения заряда, импульса, момента импульса и чётности. Но что такое закон сохранения информации, зачастую не могут понятно объяснить даже сами физики. О нём мало пишут в научно-популярной литературе, потому что тема запутанная и нагружена математикой. А потом популяризаторов заводят в тупик, когда спрашивают, почему информация должна сохранятся в чёрных дырах или при квантовом измерении. Рассказать об этом не на математическом, а на естественном языке практически невозможно, но я всё же попробую, используя понятийный аппарат квантовой механики и аналогии с классической информацией. Мы выясним, что такое квантовая информация, сохраняется ли она при любых операциях с частицами, или есть исключения, которые приводят к потере информации, и как это связано с фундаментальной симметрией физических процессов.

Читать далее
Всего голосов 17: ↑16 и ↓1 +15
Комментарии 24

Истории

Квантовые компьютеры. Для чего они нужны?

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 10 мин
Количество просмотров 9K

Написано Элиасом Леманом
в сотрудничестве с Quantum Computing в Беркли

Здесь мы поговорим о самых захватывающих квантово-механических явлениях в мире, о применении этих открытий сегодня и о том, что ждет квантовые технологии в будущем. В этой публикации мы кратко коснемся самых популярных технологий, принимая во внимание их физическую основу и пытаясь увидеть, какое влияние они могут оказать на нашу жизнь в ближайшем будущем.

Читать далее
Всего голосов 9: ↑6 и ↓3 +3
Комментарии 2

Моя квантовая Вселенная

Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 4.9K

Некогда, лет девять тому назад, я проникался тайнами квантовой механики, такими как принцип неопределённости и квантовая запутанность. И, со временем, сообразил: если всё, что у частиц есть, это их волновая функция (а не конкретный набор параметров), и волновая функция зависит от наблюдателя, то и физические процессы происходят не вообще, а относительно наблюдателя.

Посмотрим, что получится
Всего голосов 13: ↑6 и ↓7 -1
Комментарии 19

PQ3, Apple’s New iMessage Security Protocol: что нового?

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 3 мин
Количество просмотров 1.3K

Хоть убейте, не нашёл отличий. Впервые увидел на Коде Дурова, там, как обычно, не дали подробностей. Ключи используются от устройств, ну и что? Сейчас не также? Также. Приватный ключ здесь, публичный остальным, приватный никому не показываем. Всё, пошло поехало.

Но это же Apple! Не может всё так быть просто. Окей, ищу дальше, натыкаюсь на securitylab, там уже побольше подробностей.

Читать далее
Всего голосов 8: ↑6 и ↓2 +4
Комментарии 1

Миниатюризация систем квантового распределения ключей с помощью фотонных интегральных схем, часть 1: Материалы

Время на прочтение 5 мин
Количество просмотров 912

Сегодня системы квантового распределения ключей (КРК) в России и в мире выходят из научных лабораторий на рынок. В нашей стране квантовые сети развиваются в той же логике, что в Китае и Европе. На первом этапе организуются магистральные сегменты, протянувшиеся на сотни километров и соединяющие мегаполисы. На данный момент они созданы между Санкт-Петербургом, Москвой и Нижним Новгородом.

В 2024 году ОАО «РЖД» планирует продлить их на юг до Сочи через Ростов-на-Дону и на восток до Екатеринбурга через Казань.

На втором этапе к опорным узлам магистральных квантовых сетей, как правило располагающихся в крупных центрах обработки данных, будут присоединяться городские квантовые сети, обслуживающие организации-абоненты.

Следует учитывать, что готовые к промышленной эксплуатации и проходящие сертификацию системы КРК предназначены для монтажа в стандартные 19-дюймовые серверные стойки и имеет соответствующие габариты, сравнимые с размерами магистральных шифраторов, а также высокую стоимость. Для того, чтобы сделать технологию КРК по-настоящему массовой, потребуется провести миниатюризацию, разработать решения для размещения на рабочих столах абонентов, на подвижных платформах (в том числе беспилотных транспортных средствах), а в долгосрочной перспективе — для БПЛА и даже устройств, носимых человеком (на отдельном носителе или интегрированные, например, в смартфон).

Читать далее
Всего голосов 4: ↑4 и ↓0 +4
Комментарии 0

Наноматериалы и нанотехнологии. Часть III

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 24 мин
Количество просмотров 1.5K

В предлагаемой статье речь пойдет об электронной микроскопии. Рассматриваются различные типы электронных микроскопов (ЭМ), включая просвечивающие и зондирующие микроскопы с высоким разрешением, рентгеновская микроскопия и анализ, новейшие методы получения изображения посредством обратно рассеянных электронов, а также методы электронной криомикроскопии для исследования биообъектов. Микроскопы — важное средство измерения размеров и форм объектов. Что касается рентгеновского микроскопа, то важным требованием является представление объекта в кристаллической форме. Дж. Уотсон и Ф. Крик вынуждены были найти кристаллизованную молекулу ДНК, чтобы приступить к исследованию.

Использование электронных микроскопов (ЭМ) обеспечивает (включает) изучение материи на уровне наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур с размерами менее 100 нм, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. Рассматриваются кратко методы зондовой и растровой электронной микроскопии (РЭМ) применительно к нанотехнологиям, а также упоминается не только исследование характеристик различных наноматериалов, наноструктур и нанообъектов, но и технология их изготовления in situ (на месте).

Сканирующим туннельным микроскопом (СТМ) в 1989 г. исследователи выложили из 35 атомов ксенона три буквы логотипа IBM. Прибор (микроскоп), позволил получить изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока, пучка электронов с энергиями от 200 эВ до 400 кэВ и более (например, просвечивающие электронные микроскопы высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ). СТМ показала себя как наиболее простой и удобный метод манипулирования отдельными атомами (IBM).

Спустя почти 25 лет IBM сделала мультфильм, в котором действовала фигура мальчика. Все сцены фильма были сложены из 242 молекул угарного газа. Как ученые работают с отдельными атомами и молекулами? Метод может быть использован для модификации наноструктур, применяющихся в фотонике и спинтронике.

Цель публикации в первую очередь образовательная, познавательная, популяризация науки, а также стремление привлечь в ряды исследователей, в науку приток новых молодых умов, вызвать в таких умах стремление к поиску ответов на возникающие вопросы. Масштабность темы требует ввести разумные ограничения.

Читать далее
Всего голосов 8: ↑5 и ↓3 +2
Комментарии 7

Ваш телефон – секретное оружие: Как превратить его в веб-камеру и оживить ваши онлайн-встречи! (Если у вас Linux)

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 3 мин
Количество просмотров 8.7K

Что объединяет удаленного сотрудника, на долю которого выпало много видеозвонков, зарождающуюся звезду YouTube и начинающего стримера? Все они, рано или поздно, осознают неотъемлемую важность повышения качества изображения, которое предоставляется их зрителям. А еще у них наверняка есть какой-нибудь Xiaomi Nano Porridge 10 Pro с довольно неплохой матрицей. И я не исключение, бросив вызов этой проблеме по-программистски и постаравшись обойтись без больших финансовых затрат, решением которой и хочу поделиться с вами. Добро пожаловать под кат!

Читать далее
Всего голосов 36: ↑36 и ↓0 +36
Комментарии 27

Квантовый интернет: уже скоро

Уровень сложности Сложный
Время на прочтение 15 мин
Количество просмотров 9.4K

Распространение квантовых компьютеров предвещает скорый крах шифрованию RSA. Взломать обычную зашифрованную связь простым перебором для них будет проще простого, какую длину ключей ни подбери. Вся традиционная банковская система, пароли, пусковые коды от ядерных шахт — всё это может быть перехвачено или взломано, как только у организации (или государства) с квантовым компьютером возникнет к этому интерес.

Сейчас активно ведутся поиски замены RSA, способной защитить информацию будущего. И, неожиданно, самый реалистичный вариант — квантовая связь. Пересылка информации, зашифрованной в состояниях связанных фотонов или ионов. Большой прогресс в этом направлении есть у физиков Европы, в Чикаго уже построена сеть-прототип, и даже у России с Китаем есть свои наработки, ведущие индустрию к квантовой связи с помощью спутников.

Квантовый интернет может быть гораздо ближе, чем вам кажется.

Это будет длинная статья, так что начнем по порядку.

Читать далее
Всего голосов 19: ↑15 и ↓4 +11
Комментарии 18

Угроза появления квантового компьютера для современной криптографии и шифрования

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 15 мин
Количество просмотров 5.2K

В последние десятилетия мы можем свидетельствовать о стремительном развитии технологий, приводящем к революционным изменениям в области вычислений. Одним из наиболее перспективных направлений становится исследование квантовых компьютеров, которые обещают перевернуть представление о возможностях вычислительных систем. Квантовые компьютеры базируются на принципах квантовой механики и способны выполнять вычисления существенно более эффективно по сравнению с классическими компьютерами. Это вызывает не только глубокий интерес в научных кругах, но и привлекает внимание предприятий, исследовательских лабораторий и правительств, стремящихся к созданию более мощных и устойчивых вычислительных систем.

Однако революция квантовых вычислений затронет и область шифрования. В последние годы наблюдается значительный интерес к использованию квантовых компьютеров для взлома традиционных методов шифрования, что может иметь серьезные последствия для безопасности конфиденциальных данных.

В данном исследовании мы постараемся ответить вопрос, является ли появление квантового компьютера угрозой для современной криптографии и шифрования.

Читать далее
Всего голосов 9: ↑6 и ↓3 +3
Комментарии 7

Состоялась первая передача информации с помощью телепортации

Уровень сложности Сложный
Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 139K

Мы стали на шаг ближе к телепортации. По крайней мере, телепортации данных. В декабре прошлого года учеными из ЮАР, Германии и Испании был проведен эксперимент, в ходе которого ученые смогли телепортировать информацию с помощью квантово связанных фотонов и нелинейного детектора. Такая передача данных внутри квантовых состояний должна стать одной из частей информационной супермагистрали будущего, которая в плане безопасности и пропускной способности затмит все современные оптоволоконные сети.

Читать далее
Всего голосов 76: ↑59 и ↓17 +42
Комментарии 95

Ближайшие события

Московский туристический хакатон
Дата 23 марта – 7 апреля
Место
Москва Онлайн

Квантовые вычисления

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 5K

Квантовые вычисления - это наука о хранении и обработке информации с использованием систем, подчиняющихся законам квантовой механики. На атомарном уровне системы проявляют нелогичные эффекты.

Впервые Ричард Фейнман предложил в 1980-х годах, что эти эффекты, возможно, могут быть использованы для выполнения вычислений способом, превосходящим классические вычисления. Вскоре после первого появления квантовых компьютеров были разработаны алгоритмы, которые доказуемо решают определенные задачи быстрее, чем любой известный классический алгоритм. Например, алгоритм Гровера может быть использован для решения задачи неструктурированного поиска по N элементам со сложностью всего O(N). А алгоритм Шора позволяет решить задачу целочисленной факторизации, которая является центральной в системе шифрования RSA с открытым ключом, за полиномиальное время, экспоненциально быстрее, чем наиболее известный классический алгоритм. Моделирование квантово-механических систем является еще одним важным применением квантовых вычислений, которое может обеспечьте возможное ускорение по сравнению с классическими алгоритмами.

В частности, моделирование квантово-механических систем сложно для классического компьютера и, по сути, в первую очередь вдохновило концепцию квантового компьютера. Эти ранние теоретические успехи вызвали всплеск исследований в этой области, и тем временем квантовые вычисления превратились в высокодисциплинарную область исследований на стыке теоретической физики и информатики с теоретической стороны и экспериментальной физики и инженерии с практической.

Читать далее
Всего голосов 11: ↑10 и ↓1 +9
Комментарии 1

Компоненты внутри молекулы, или Электроника в квантовом мире

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 1K

Электронные устройства стали настолько миниатюрными, что подчиняются уже не нашим привычным законам, а живут в мире квантовой механики. Так, Константин Катин, профессор НИЯУ МИФИ, работающий в составе многонациональной международной группы ученых, сообщил о новых исследованиях: прямо сейчас ведутся работы по изучению вольтамперных характеристик нанослоя из иона рутения (относится к платиновым металлам). Конечная цель — создание электронных компонентов, не превышающих по размерам одной молекулы. Звучит фантастически, но, как заявляет Константин, это перспектива ближайших 10-15 лет. Это даст огромный прирост в производительности компьютеров и сильно снизит их энергопотребление — последний шаг миниатюризиции электроники. 

В мире квантов действуют совершенно иные законы: здесь одна частица может одновременно и существовать, и не существовать, а также находиться в двух разных местах. Сумеет ли практическая физика обуздать квантовый хаос? Попробуем разобраться.

Читать далее
Всего голосов 11: ↑9 и ↓2 +7
Комментарии 0

Квантовое превосходство: когда ждать нашествия квантовых вычислений

Время на прочтение 10 мин
Количество просмотров 4.7K

О радужных перспективах квантовых вычислений говорят уже не один десяток лет — этим принципиально иным с технической точки зрения компьютерам прочат судьбу «следующей большой технологии», которая ускорит, улучшит и выведет на принципиально новый уровень многие сферы человеческой жизни. Долгое время все подобные утверждения неизменно сопровождались оговорками: «когда появятся коммерческие квантовые компьютеры» и «когда удастся продемонстрировать квантовое превосходство». Недавно банк CITI опубликовал обширный отчёт о состоянии рынка квантовых вычислений. Cудя по его содержанию, оговорки вот-вот можно будет отбросить, а квантовые компьютеры станут технологией, которая определит технологический облик 2020-х годов. Глядя на отчет CITI, разбираемся, как устроены современные квантовые компьютеры и какие сферы жизни они изменят. 

Читать далее
Всего голосов 10: ↑9 и ↓1 +8
Комментарии 14

«Квантовая» диаграма Виенна: как нас дурит научпоп

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 5 мин
Количество просмотров 30K

Хорошо, когда нам простыми словами объясняют сложные вещи, правда? Особенно когда речь про такие неочевидные эффекты как квантовая запутанность, суперпозиция и прочее квантовое. А как здорово, когда квантовый эффект можно увидеть своими глазами! Нам всего-то нужны три простые советские поляризующие пластинки...

Читать далее
Всего голосов 93: ↑89 и ↓4 +85
Комментарии 146

Первый квантово-устойчивый блокчейн на отечественых постквантовых алгоритмах: зачем это нужно и как работает

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 7 мин
Количество просмотров 2.1K

Квантовые вычисления начали активно развиваться еще в 1970-х, но до конца прошлого века представляли лишь научный интерес. А в 1994 году математик Питер Шор представил алгоритм факторизации целых чисел и дискретного логарифмирования в конечной группе, и квантовые вычисления превратились в бомбу замедленного действия для решений по защите информации. В этом посте мы расскажем, как обстоят дела в этой сфере и как мы можем защитить блокчейн от этих угроз — с помощью постквантовых алгоритмов, реализованных QApp и интегрированных в нашу блокчейн-платформу «Конфидент».

Читать далее
Всего голосов 13: ↑11 и ↓2 +9
Комментарии 7

Тридцать лет спустя: увеличение скорости квантовой факторизации

Время на прочтение 10 мин
Количество просмотров 4.2K

Алгоритм Шора позволит квантовым компьютерам будущего быстро факторизовывать большие числа, нарушая многие протоколы онлайн-безопасности. Теперь учёные показали, как сделать это ещё быстрее. 

Питер Шор не собирался ломать Интернет. Но алгоритм, который он разработал в середине 1990-х годов, грозил сделать именно это. В знаковой статье Шор показал, как гипотетический компьютер, использующий особенности квантовой физики, может разбивать большие числа на простые множители гораздо быстрее, чем любая обычная классическая машина. 

Читать далее
Всего голосов 7: ↑7 и ↓0 +7
Комментарии 2

Квантовое распределение ключей в оптических транспортных сетях

Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 1.3K

Особенности мультиплексирования квантовых и информационных каналов оптической транспортной сети

В современном мире, где информация стала самым ценным ресурсом, безопасность передачи данных приобретает критическое значение. Ассиметричные методы криптографии, на которых основана большая часть современных систем безопасности, смогут быть подвержены новым угрозам, связанным с развитием квантовых компьютеров. В это время на сцену выходит квантовая криптография, обещающая революцию в области защиты информации. Квантовая криптография использует законы квантовой физики для создания абсолютно защищенных способов передачи информации.

В центре этой технологии находится процесс, известный как квантовое распределение ключей (КРК). Этот процесс позволяет двум сторонам формировать у себя коррелированные битовые последовательности, которые в дальнейшем могут быть использованы сторонами как симметричные криптографические ключи. При этом никакой злоумышленник не сможет перехватить или скопировать этот ключ без обнаружения благодаря уникальным свойствам квантовых частиц, таких как фотоны, которые изменяют свое состояние при попытке измерения или копирования, тем самым сигнализируя о попытке вмешательства.

Таким образом, квантовое распределение ключей предлагает решение, устойчивое к атакам даже с использованием квантовых компьютеров. При этом даже в случае, если полноценный квантовый компьютер никогда не появится, технология принесет пользу в части автоматизации процесса выработки и распределения симметричных ключей, тем самым исключая из него человеческий фактор.

Читать далее
Всего голосов 4: ↑4 и ↓0 +4
Комментарии 9

Вклад авторов