Последние несколько лет я рассказывал на Хабре про самые интересные достижения из мира физики. Все они были по-своему прорывными, но предсказать, какое будущее ожидает тот или иной результат, было непросто. По-моему сейчас настал отличный момент, чтобы оглянуться назад и посмотреть, что же стало с достижениями прошлых лет и как они изменили наш мир за эти годы.
Credit: E. Kulaeva / Shutterstock
Совсем недавно попалось на глаза сообщение, что группа исследователей создала очередную виртуальную модель Вселенной. Смоделировать набор данных удалось на самой быстром компьютере для астрономических исследований ATERUI II, который обладает 385 терабайт оперативной памяти. Компьютерный космос имитирует 2,1 триллиона частиц внутри куба шириной 9,63 млрд. световых лет.
В модели реализована эволюция Вселенной от Большого взрыва до наших дней. С помощью созданной программы можно узнать о ранних стадиях жизни Вселенной и смоделировать , что происходит в ее дальних уголках сейчас.
Привет, Хабр! Настало время подвести научные итоги года.
В современной науке сама работа, подготовка статьи и ее публикация занимают в среднем год-полтора. Поэтому я всерьез опасался, что первый локдаун 2020-го сильнее всего скажется именно на результатах уходящего года. Оправдались ли эти опасения? Давайте посмотрим вместе.
В этой статье мы решили собрать все самые важные новинки в языке Q# за этот год. Среди них Azure Quantum, QIR Alliance, Python и многое другое. Подробности под катом.
Здесь вы можете увидеть все примечания к выпускам за год.
В современном мире основная часть распространяемого контента — это изображения и видео, которое также можно рассматривать как серию изображений. Поэтому методы, направленные на работу с изображениями, имеют большое значение в области обработки и защиты информации. Новая ветвь развития квантовых технологий — квантовая обработка изображений привлекает к себе всё больше внимания. В статье речь пойдет об одном из направлений в этой области, а именно о квантовом шифровании изображений.
Квантовые компьютеры могут однажды превзойти классические машины во многих типах задач, но препятствия всё ещё остаются. Теперь физики в Японии впервые успешно запутали группы из трёх кремниевых квантовых точек – прорыв, который может помочь сделать квантовые компьютеры более практичными.
Квантовые компьютеры обращаются к странному миру квантовой физики, чтобы резко повысить вычислительную мощность и скорость. Информация кодируется в квантовых битах аналогично битам в классических компьютерах, за исключением того, что кубитами можно манипулировать несколькими необычными способами.
Одним из них является квантовая запутанность, которая описывает явление, при котором группы частиц могут быть настолько переплетены, что, если вы проверите свойства одной из них, вы можете не только сделать вывод об этом свойстве её партнёра или партнёров, но и фактически повлиять на него, независимо от того, как они могут быть далеко друг от друга. Сам Эйнштейн был сбит с толку этой идеей, назвав её «spooky action» и первоначально принял её как доказательство того, что теории квантовой механики были неполны.
Квантовое распределение ключей — вещь не новая. Поэтому и атаковать такую систему можно с помощью уже существующих механизмов. Как это сделать, как защититься от таких атак и причём тут клонирование людей?
В 1994 году Питер Шор, математик из Bell Labs в Нью-Джерси, доказал, что квантовый компьютер способен решать некоторые задачи экспоненциально быстрее, чем классический компьютер. Вопрос был в том, можно ли построить квантовый компьютер? Скептики утверждали, что квантовые состояния слишком хрупкие - окружающая среда неизбежно перемешает информацию в квантовом компьютере, сделав его совсем неквантовым.
Год спустя Шор ответил. Классические схемы измеряли отдельные биты для проверки на наличие ошибок, но этот подход не работал бы для квантовых битов или «кубитов», поскольку любое измерение разрушило бы квантовое состояние и, следовательно, вычисления. Шор нашел способ определить, произошла ли ошибка, без измерения состояния самого кубита. Код Шора положил начало области квантовой коррекции ошибок.
Раздел квантовой коррекции ошибок расцвел. Большинство физиков видят в нём единственный путь к созданию чрезвычайно мощного квантового компьютера. «Без коррекции ошибок мы не сможем масштабировать квантовые компьютеры до такой степени, чтобы они могли решать действительно сложные задачи», - сказал Джон Прескилл, физик из Калифорнийского технологического института.
Как и в случае с квантовыми вычислениями в целом, одно дело разработать код, исправляющий ошибки, и совсем другое - реализовать его на работающей машине. Но в начале октября исследователи под руководством Криса Монро, физика из Университета Мэриленда, сообщили, что они продемонстрировали многие ингредиенты, необходимые для работы схемы Шора с исправлением ошибок.
Доброго времени суток, уважаемые читатели. Почти каждый школьник знаком с опытом, где свет описывается либо как частица или волна в зависимости от наблюдения. Начав изучать основы квантовой физики с замечательным преподавателем, уроки которого доступны на YouTube для всех желающих. Думаю над квантовым объяснением эффекта интерференции, мне пришло в голову некое рассуждение. Оно довольно простое и понятное, вполне вероятно, что я далеко не первый, кто пришел к нему или вовсе заблуждаюсь.
Вариант применения квантового алгоритма Гровера для решения задачи поиска гамильтоновых циклов в графе. Вариант является учебным, он не даст так называемого «квантового превосходства», но возможно вдохновит кого-либо на поиск более оптимального решения задачи.
Физики уже смирились с тем, что выбрать между волной или частицей не получится. Но быстрый прогресс экспериментальной техники позволяет взглянуть поближе на квантовых кентавров. В этой статье я расскажу про закрученные электроны - особые квантовые состояния.
Привет, Хабр! Обращаем ваше внимание на одну новинку (сдана в типографию), доступную уже сейчас для покупки в электронном виде.
В 1900, последнем году XIX века, Макс Планк открыл кванты света: показал, что энергия света передается в виде минимальных энергетических пакетов. Так зародилась квантовая физика, которая, казалось бы, совершенно случайно попала из XXI века в начало XX-го. На практике квантовая механика оказалась одной из самых точных и строгих систем, известных науке: принципы квантовой механики лежат в основе деления атомного ядра, действия лазера, работы полупроводников. Сегодня уже осуществлены квантовая телепортация и квантовые вычисления. При этом, еще в 1927 году, на пятом Сольвеевском конгрессе, посвященном проблемам квантовой механики, состоялся знаменитый спор между Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором по поводу интерпретируемости квантовой механики. На тот момент победила точка зрения Бора («копенгагенская интерпретация»), указывающая, что следует абстрагироваться от концептуализации событий, происходящих при квантовых взаимодействиях, удовлетворившись математической согласованностью квантовой механики. При этом квантовая система понимается во многом как «черный ящик», но ее уравнения с удивительной точностью подтверждают результаты экспериментов.
Основное отличие квантовой физики (доминирует в микромире) от классической физики (доминирует в макромире) заключается в вероятностном характере квантовых процессов. Так, применительно к электрону в атоме, уравнения квантовой механики дают распределение вероятностей, указывающих, в какой точке орбитали должен быть электрон – и именно там он и оказывается по результатам эксперимента.
В нашем блоге Q# мы часто сосредотачиваемся на инструментах, включенных в Quantum Development Kit, новых функциях или конкретных приложениях. На этот раз давайте сделаем шаг назад и посмотрим на рабочий процесс квантовой разработки программного обеспечения, этапы, через которые квантовая программа переходит от идеи до полной реализации, и инструменты, предлагаемые QDK для каждого этапа.
Это первая статья из планируемого цикла статей в рамках открытого курса по квантовому машинному обучению. В этой статье мы попытаемся ответить на самые частые вопросы, которые можно встретить в комментариях к статьям к хабе "Квантовые технологии". А именно, мы поговорим о том, что это за компьютеры вообще, какие задачи они могут решать и для чего все так хотят их создать. Дальше мы постараемся оценить тот размер квантовых компьютеров, который необходим для того, чтобы они стали практически полезными и сравним его с теми размерами, которые имеют самые топовые квантовые компьютеры сегодня. В конце немного обсудим тему квантового превосходства, а именно, что это такое ну и немного поговорим о том, сколько стоит сегодня запустить что-то на настоящем квантовом компьютере в облаке.
Мы пытаемся разобраться в том, что же такое сфера Блоха, которая представляет пространство состояний двухуровневой квантовой системы (кубита).
Развитие квантового Интернета – это огромная и многогранная инженерная задача, ее основы уже закладываются. Волоконно-оптические сети расширяются. Исследователи тайно болтают в локальных сетях. Планируется даже использовать небольшие спутники для квантовой связи на большие расстояния. Рано или поздно мы все сможем присоединиться к квантовой информационной супермагистрали.
Человеческая культура и промышленность издавна основывались на информации. Получение правильной информации, ее понимание и обмен дает нам силу и прибыль. Развитие Интернета утвердило роль информации, и мы только начинаем ощущать ее влияние.
