Квантовые технологии

Каждый инноватор мнит себя Стивом Джобсом. Он был нахальным, упрямым, свято верил в своё видение и раскатывал в блин всех, кто попадался ему на пути. Он знал и взлёты, и падения, но никто не отрицает, что он сильно повлиял на мир.

Проводя исследования для моей следующей книги "Mapping Innovation", я с удивлением обнаружил, что большая часть великих инноваторов, с которыми я общался, вообще не похожа на Стива Джобса. Это не эгоистичные люди, страдающие манией величия, а одни из самых скромных и предупредительных людей, которых только можно себе представить.

Представление об одиноком гении всегда было лишь мифом. Как пишет Брайан Артур [W. Brian Arthur] в «Природе технологии» [The Nature of Technology], инновации – это комбинации, поэтому вряд ли у кого-то одного на руках были все кусочки головоломки. Даже Стив Джобс зависел от небольшой группы верных людей. А благодаря цифровым технологиям способность работать совместно становится ключевым конкурентным преимуществом.

Национальный институт стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) на днях обратился к общественности с просьбой помочь в решении проблемы, которую представители самого института называют «надвигающейся угрозой информационной безопасности». Речь идет о том, что квантовые компьютеры, прототипы которых уже работают, в будущем смогут легко взламывать любые коды шифрования, которые используются для защиты информации.

Представители НИСТ просят у специалистов по кибербезопасности, ученых и обычных пользователей устроить брейнсторминг по вопросу «постквантовой криптографии», алгоритмов, которые были бы недоступными и для квантовых компьютеров. Запрос организации официально зарегистрирован в Федеральном Реестре.

Доброе время суток, Хабражители! Я думаю многие заметили, что все чаще и чаще стала появляться реклама о дисплеях основанных на технологии квантовых точек, так называемые QD – LED (QLED) дисплеи и несмотря на то, что на данный момент это всего лишь маркетинг. Аналогично LED TV и Retina это технология создания дисплеев LCD, использующая в качестве подсветки светодиоды на основе квантовых точек.

Ваш покорный слуга решил все же разобраться что такое квантовые точки и с чем их едят.

Команда австралийских исследователей из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) разработала кубит, который остается в стабильной суперпозиции в 10 раз дольше, чем предыдущие разработки. Ученые уверены, что их новый кубит может существенно повысить надежность квантовых вычислений. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology 17 октября 2016 года

Кремниевый чип с тремя кубитами, созданный исследователями IBM, надеющимися когда-нибудь сконструировать такие чипы с тысячами кубитов

Когда-нибудь квантовые компьютеры смогут решать сложные оптимизационные задачи, быстро разбирать огромные наборы данных, симулировать физические эксперименты, для которых сейчас требуются ускорители частиц стоимостью в миллиарды, и решать множество других задач, недоступных сегодняшним компьютерам. Если, конечно, их удастся сконструировать. Но пока технические проблемы не дают им появиться, теоретики применяют идеи и технологии, присущие квантовым вычислениям, для решения серьёзных и старых задач классической информатики, математики и криптографии.

«Идут бурные дебаты по поводу того, будут ли квантовые компьютеры вообще когда-либо созданы,- говорит Крис Пейкерт [Chris Peikert], специалист по криптографии и информатике их Технологического института Джорджии. – Но это один вопрос, а второй – могут ли квантовые техники или алгоритмы помочь вам решать задачи новыми способами».

16 августа ракета «Великий поход-2» вывела на орбиту китайский спутник QSS. Перед ним стоит революционная задача: реализовать схему квантового распределения ключа между Пекином и Веной, на расстоянии более 7000 километров. Сегодняшний рассказ – о деталях этой миссии и подобных экспериментах в прошлом и будущем.

Прохладным вечером 28 октября 2014 года ракета-носитель Antares плавно оторвалась от стартового стола. По плану она должна была доставить на МКС частный транспортный корабль Cygnus и пару десятков исследовательских кубсатов. К сожалению, этот осенний вечер выдался на редкость жарким: через пятнадцать секунд после старта в районе маршевых двигателей ракеты произошел взрыв.

Теоретически квантовые компьютеры будут способны быстро решать задачи, на которые у суперкомпьютеров уходили бы тысячи лет. Эта технология может изменить привычный нам мир. Популярно о квантовых компьютерах рассказывает Евгений Глушко в очередном выпуске на канале наших друзей Sci-One TV. Текстовую версию — как и всегда — читайте под катом.

Cегодня, 22 июня знаменательная дата, ведь именно сегодня в правительстве соберется межведомственная рабочая группа при участии вице-премьера Аркадия Дворковича, чтобы обсудить реализацию программы «Национальная технологическая инициатива» (НТИ), созданной Агентством стратегических инициатив АСИ по поручению президента Владимира Путина. Согласно планам АСИ, к 2035 году в России должны появиться отечественный язык программирования, абсолютно безопасная связь на основе инфраструктуры квантовых коммуникаций, оператор связи нового типа для беспилотных систем и главное — телепортация.
Новая программа получила название SafeNet . Только для реализации её «дорожной карты» на 2016-2018 годы необходимо 10 млрд. руб., из которых более половины должен дать федеральный бюджет.

Квантовых вычислительных систем по-прежнему очень много на ранней стадии исследований, но IBM надеется ускорить процесс развития, сделав квантовый компьютер доступным для исследователей в качестве облачных услуг. Идея смелая и амбициозная, хотя — это очень маленький шаг к пониманию квантовых вычисления.

Успехи, о которых идет речь — демонстрация условий, в которых квантовый компьютер D-Wave быстрее обычного CPU в 100 миллионов раз. Новость об этом пролетала и тут, и вообще везде.

Что же это значит для простых смертных? Надо ли вовсю переключаться на программирование на квантовых компьютерах? Что там вообще за программирование?
Мне стало любопытно, и я немного почитал про детали (сама научная статья — тут). Как всегда, кратко рассказываю свое понимание.

Поисковик считает, что машина D-Wave подтвердила свои принципы работы

Квантовые компьютеры — это вычислительные машины, которые работают на основе квантовых эффектов. Использование необычных свойств квантовой суперпозиции и квантовой запутанности может дать значительный скачок производительности. Она может вырасти на несколько порядков. Этот рост может обеспечить новые возможности во многих областях работы со знаниями: системы искусственного интеллекта, симуляция различных процессов и прогнозирование.

Поэтому многие государственные исследовательские лаборатории и ИТ-гиганты проявляют к этой сфере пристальный интерес. К примеру, IBM и Microsoft работают над квантовыми вычислениями. Google тоже не отстаёт. В 2013 году поисковик купил квантовую машину у компании D-Wave. Этот канадский стартап представляет свой продукт как первый в мире коммерчески доступный квантовый компьютер. Проблема заключается в том, что учёные не были уверены, что чипы D-Wave действительно используют квантовые эффекты для выполнения вычислений. 8 декабря компания Google заявила, что подтверждение этому появилось.

Сегодня, как я и обещал ранее, я бы хотел поговорить о развитии информатики, точнее не обо всём развитии данной области знаний, а о конкретных предпосылках, приведших к созданию таких направлений как квантовые вычисления и квантовая информация.

Думаю, данная тема может заинтересовать очень многих, ибо в последнее время она становится достаточно популярной, а что самое главное актуальной. Ну, и чтобы не разглагольствовать в пустую, сразу обозначу направление своих раcсказов. Основными темами моих рассуждений и, в идеале, обсуждений с вами, я бы хотел обозначить такие направления как квантовая коммуникация и квантовые вычисления.

Но, прежде чем обсуждать подобные вещи, хотелось бы получить от вас какую-либо информацию о том, с чего лично вам было бы приятнее начать. На мой взгляд любой разговор о квантовых вещах любого толка стоит начинать именно с изложения основных постулатов квантовой физики, но не в такой форме, как это зачастую преподносится в российских школах и ВУЗах, а в несколько иной, более интуитивно понятной. Всё, что потребуется от вас, на мой взгляд, это исключительно фантазия и наличие хоть каких-то представлений об окружающем мире, ну и не помешает, конечно же, хоть какая-то так или иначе выстроенная логика. Однако, у меня нет ни малейших сомнений, что у читателей данного портала всё это присутствует с лихвой. Так что, пожалуй, начнём.

Компании D-Wave Systems удалось преодолеть рубеж в 1000 кубитов для квантовых вычислений. Теперь система сможет работать над гораздо более сложными вычислительными задачами.

С тысячей кубитов процессор одновременно рассматривает до 2¹⁰⁰⁰ возможных решений.

Результаты исследований, опубликованные в журнале Nature Communications британско-голландско-швейцарской командой из Университетов Суррея, Университета Герриота-Ватта в Эдинбурге, Университета Неймегена имени святого Радбода Утрехтского в Неймегене и Института Пауля Шеррера в Швейцарии, стали важным шагом в развитии квантовых технологий, которые сулят человечеству безопасные коммуникационные технологии и огромные вычислительные мощности, сообщает phys.org. Проводимые исследования продемонстрировали возможность контроля квантовых состояний в обычной кремниевой пластине при помощи лазера и наблюдения за ними посредством обычных замеров тока.

Многие из нас слышали о квантовом компьютер, но что он собой представляет, а главное какие задачи с помощью него можно решать, известно далеко не всем. Квантовый компьютер уже несколько лет активно изучают лучшие умы мира; он даже появлялся на обложке журнала Time, с подписью: «Он обещает решить некоторые самые сложные проблемы человечества, при этом никто не знает, как он в действительности работает».

Оригинальная схема расположения 5 крестообразных кубитов-трансмонов (Xmons) в ряд

Квантовое подразделение Google (отдел Quantum AI), созданное в прошлом году, объявило о включении в свой состав группы физиков из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, которые недавно разработали очень многообещающий дизайн квантовых процессоров.

«При участии разработчиков аппаратного обеспечения из Калифорнийского университета мы теперь сможем реализовать в железе и протестировать новые схемы квантовой оптимизации и квантовой логики, основанные на недавних теоретических открытиях в этой области, а также на нашем опыте использования архитектуры квантового компьютера D-Wave», — сказано в сообщении на страничке Quantum AI в социальной сети.

В мае, в сотрудничестве с NASA, мы анонсировали Quantum A.I. Lab — место, где исследователи со всего мира могут экспериментировать с невероятной мощностью и возможностями квантовых вычислений.

Мы всё ещё на очень ранней стадии, но думаем, что квантовые вычисления помогут решить самые сложные научно-вычислительные задачи. В частности нам интересно, как квантовый компьютер может улучшить машинное обучение, что впоследствии может быть применено ко многим областям: от поиска лекарств до понимания изменений в климате.

Как только команда начала совмествную работу этим летом, мы решили снять видео, в котором бы коротко рассказали о «закулисной» жизни проекта. В нём мы представили несколько странных, «выносящих мозг» и уж точно потрясающих концептов.

Если вас заинтересовал проект, вы можете подписаться на страницу сообщества в Google+, чтобы быть в курсе всех последних исследований (плюс конечно обсуждения и различные видео).

Под хабракатом 6-минутный ролик.

Исследователи из Google заявили, что им удалось заставить квантовый компьютер распознавать автомобили на фотографиях. Об этом сообщается на официальном блоге компании.