Обновить
64K+

Квантовые технологии

Квантовые вычисления, алгоритмы и вот это всё

17,97
Рейтинг
Сначала показывать
Порог рейтинга

Реальность — это конечная сеть графа и почему С. Вольфрам не прав.
Дискуссии о дискретности пространства-времени обычно крутятся вокруг петлевой квантовой гравитации или цифровой физики Стивена Вольфрама. Однако в тени этих гигантов развивается программа Quantumograph (Testable Quantum Graph Theory of Spacetime, TQGT). В последних препринтах (включая дополнения к v14) автор предлагает радикальную, жестко детерминированную модель, которая не просто заменяет гладкий континуум дискретной решеткой, но и математически закрывает вопросы онтологического хаоса, информационного парадокса и вычислительной неприводимости.

Давайте разберем, как устроен этот квантовый автомат, почему в нем нет места Большому взрыву, началу мира и почему Стивен Вольфрам, с точки зрения этой теории, оказался неправ.

Петлевая квантовая гравитация (ПКГ), теория струн и большинство современных программ квантовой гравитации работают сверху вниз: берётся известная физика (общая теория относительности, Стандартная модель) и квантуется, дробится, переформулируется. Исходная точка -непрерывный континуум, который затем дискретизируется как приближение или регуляризация.

Quantumograph изначально и оригинально работает наоборот «снизу вверх»:

  • Исходная точка -конечный граф на решётке Z4. Никакого континуума нет и никогда не было и он не квантуется, он возникает как эффективное описание на больших масштабах.

  • Метрика, поля, геометрия Эйнштейна это всё эмерджентные явления, выводимые из спектральных свойств лапласиана графа. Они не постулируются, а доказываются как предельные случаи.

  • Квантовая механика не надстраивается над классической физикой — она встроена в архитектуру с самого начала: степени свободы узлов суть кубиты. Эволюция это унитарный оператор.

Это означает, что Quantumograph не является очередной попыткой квантовать гравитацию. Это попытка показать, что и гравитация, и квантовая механика, и пространство-время это разные грани одного и того же объекта: конечного квантового графа.

2. Онтология графа: Забудьте про Большой взрыв

В классической общей теории относительности (ОТО) Вселенная начинается из сингулярности — абстрактной точки с бесконечной плотностью, где ломаются все законы физики. Quantumograph решает эту проблему радикально: никаких непрерывных пространств и бесконечностей не существует в принципе.

Фундаментом мира провозглашается конечный квантовый граф на решётке Z4 с кубитными степенями свободы. Т. е. четырёхмерный гиперкубический тор с периодическими граничными условиями. Узлы (кубиты) суть элементарные кванты пространства-времени, рёбра это связи квантовой запутанности. Все привычные нам континуальные понятия — метрика, физические поля, геометрия Эйнштейна — являются строго эмерджентными, то есть возникают лишь как приближение на макроскопических масштабах.

Эмерджентность здесь не метафора, а теорема: автор доказывает через Γ-конвергенцию (метод функционального анализа), что дискретное действие на графе в непрерывном пределе точно переходит в действие Янга-Миллса, а затем в действие Эйнштейна-Гильберта. Континуальная физика получается как предельный случай, а не постулируется.

Отсюда следует принципиально иной взгляд на космогенез:

Время как спектр: В теории действует жесткий постулат: время и спектр это эквивалентные понятия, описываемые на разных языках. Нет внешней «временной шкалы», на которой можно отметить точку «ноль» и спросить, что было до нее.

Большой взрыв без взрыва: То, что мы макроскопически воспринимаем как Большой взрыв — это не появление материи из ничего в пустом пространстве. Это специфическая фаза системы: область графа с экстремально высокой плотностью топологических связей. С точки зрения наблюдателя внутри системы эволюция разворачивается из сингулярности, но на онтологическом уровне это просто структурный пик в глобальном спектре графа.

В следующем посте разберем доказанную Теорему о вычислительной сводимости и почему С. Вольфрам не прав со своей "несводимостью".

Теги:
+3
Комментарии2

В современной квантовой информатике почти незаметно, но очень глубоко сидит одно допущение: фазу кубита можно задавать сколь угодно точно. Именно на этом держатся квантовое преобразование Фурье, алгоритм Шора, поиск по алгоритму Гровера и вообще большая часть красивых обещаний квантовых вычислений. Так называемое «Квантовое превосходство». А что, если у природы есть собственный предел точности?

В работе за июнь 2026 г «Фундаментальный предел квантовых вычислений (ФПКВ)» -'это не ограничение уровня плохого железа, малого числа кубитов или шума. Речь идёт о другом: о нижней границе фазовой точности, которая вытекает из конечной и дискретной структуры пространства -времени. Если сама реальность зерниста, то и фаза не может быть непрерывной до бесконечности.

Откуда берётся предел?

В модели Quantumograph пространство-время описывается как конечная четырёхмерная решётка. Это означает, что физически различимые значения фазы не образуют непрерывный континуум. У них есть минимальный шаг.

Для огромного 10120, но конечного мира это даёт очень малую величину, порядка $10^{-30}$ радиан. Но именно в этом и смысл: это не ноль.

А значит, любой физический квантовый процессор, как бы он ни был устроен, сталкивается не только с инженерным шумом, но и с возможным фундаментальным floor-уровнем точности.

Почему это важно именно для квантовых алгоритмов?

Квантовые алгоритмы выигрывают там, где нужна очень тонкая фазовая интерференция. Классический пример — алгоритм Шора. Его идеализированная версия требует фазовой точности, которая для больших входов уходит на чрезвычайно малые масштабы.

Если сравнить требуемую точность для подбора RSA-2048 с фундаментальным шагом, возникает сильный разрыв по порядку величины. Идеальная математическая схема алгоритма предполагает фазовую детализацию, которую физическая реализация может не поддерживать в принципе, а не только на практике.

Это не означает, что квантовые компьютеры бесполезны. Это означает, что у них может быть не только инженерный, но и физический предел.

Проверка гипотезы

Автор предлагает гениальную по своей простоте экспериментальную проверку на сверхпроводящих QPU хоть сегодня, где фазовые операции являются базовой частью устройства.

Идея прямо расписана им по шагам:

1. Реализация: преобразования Фурье (на QPU) на n кубитах при различных T < Tc (30-50mK). При этом получить отклонение фаз (систематическое ) от значений (теоретических) как функцию n.

2. Проверка: растёт это отклонение с n (помехи оборудования) или остаётся постоянным (ФПКВ)? Постоянное значение при увеличении n и является признаком фундаментального предела.

3. Случайные блуждания на графе реализованные на QPU и измерение профиля спектральной размерности $d_s(σ)$. Прохождение через $d_s=4$ при инвариантном σ* будет прямым свидетельством решетки Z4.

4. Сравнить фазовые систематические ошибки с предсказанным шагом Δθ; cовпадение порядка величины и есть подтверждение ФПКВ.

Если после всех стандартных мер остаётся устойчивый фазовый порог (пол, плато), который уже не уходит вниз вместе с температурой, калибровкой и улучшением схемы, это уже не похоже на обычную техническую проблему. Это сигнатура ФПКВ.

Есть одно НО

Проверка гипотезы ФПКВ, указывающая на физический порог точности фазы, ставит под сомнение долгосрочную окупаемость инвестиций крупных игроков. Мягко говоря, снижая их мотивацию к верификации. Вся надежда в этой области только на заинтересованные стороны, которые не хотят тратиться на еще один мыльный пузырь: пост -квантовую криптографию.

Чем это отличается от обычных ошибок

Инженерные ошибки уменьшаются при улучшении устройства. Они зависят от конкретной платформы, материалов, температуры и качества управления.

Фундаментальный предел должен вести себя иначе. Он не должен исчезать при том, что мы улучшаем машину. Он должен быть связан не с небрежностью реализации, а с тем, как устроена сама физика.

Именно поэтому гипотеза ФПКВ интересна: она переводит вопрос о точности квантового компьютера из области техники в область фундаментальной физики.

Теги:
+6
Комментарии4

Google: квантовые компьютеры к 2029 году

Вице-президент Google по информационной безопасности Хизер Адкинс сообщила, что компания готовится к наступлению постквантовой эры криптографии в 2029 году. Почему это перевернёт ИТ-индустрию?

Джеймс Камерон в «Терминаторе» пугал нас Скайнетом и Судным днём с восстанием машин. Но робототехника развивается медленнее, чем квантовые технологии. Оказалось, что физика позволяет отменить всё, что мы знали об информационной безопасности до сегодняшнего дня.

Квантовые компьютеры из-за особенностей устройства могут считать в триллионы раз быстрее традиционных суперкомпьютеров — этот момент будет называться квантовым превосходством, а Google называет это «Днём Q». И это будет кошмар для всех ИТ-бизнесов. Потому что производительность позволит расколоть любой современный шифр, прочитать любую переписку, перехватить любую банковскую транзакцию, и ни один Telegram не поможет.

Google призывает готовиться к «Дню Q» уже сейчас. Во-первых, наши традиционные x86-процессоры могут шифровать информацию так, что она не будет взломана квантовыми компьютерами. Это требует большой головной боли — смены всех алгоритмов шифрования в уже написанных программах, но иначе в 2029 году Google может оказаться прав, и мы окажемся беззащитны перед хакерами.

Справедливости ради, «День Q» неоднократно переносился, и тот же Google уже не раз заявлял о достижении квантового превосходства, но классические ИТ-системы по-прежнему защищены. Но важно изучать потенциальные последствия и готовиться к ним, а не надеяться, что 2029 год будет перенесён на 2031 или 2035. Потому что, как Судный день в фильмах Джеймса Камерона, «День Q» всё равно настанет, и к нему надо быть готовым.

Теги:
Всего голосов 15: ↑15 и ↓0+25
Комментарии0

Большинство решений в мире принимают люди. Или нет?

В новом выпуске ПВЗ обсуждаем квантовые компьютеры и задачи, в которых они эффективны.

ПВЗ — Почти Всё Знают — наш подкаст о технологиях, которые проникают во все сферы жизни. Его ведут эксперты Ozon Tech: Марина Самойлова, руководитель направления платформы данных, и Виктор Корейша, руководитель направления Managed Services.

Гость эпизода — Алексей Фёдоров, руководитель научной группы Российского квантового центра. Алексей поделился, над какими квантовыми технологиями работают учёные сейчас. Рассказал, как правильно интерпретировать и верифицировать результаты квантовых вычислений.

Смотрите в VK Видео | на YouTube и слушайте, если хотите узнать, почему квантовые компьютеры — это история не про большие данные, а про сложные задачи.

Теги:
Рейтинг0
Комментарии0

Кубит без холодильника

Зачем искать новый кубит?

Все знают: квантовые компьютеры требуют жидкого гелия, вакуума и миллиардов долларов. Но что если кубит можно сделать из формы, а не из экзотики? Не сверхпроводник, не ион в ловушке — а просто две воронки, соединённые трубкой.

Это не фантазия. Это физика волн + инженерия формы.

 Как это выглядит?

Представьте две перевёрнутые воронки, соединённые узкими концами. Получается замкнутая поверхность — вроде песочных часов, но гладкая и симметричная, согласно геометрической Волновой Инженерии.

Электромагнитная волна, попав внутрь, не рассеивается хаотично — она фокусируется одновременно в двух точках:

  • одна в верхней воронке (зона A)

  • вторая в нижней (зона B)

Между зонами — узкий канал. Волна перетекает туда-сюда, как вода в сообщающихся сосудах.

Такую систему можно назвать аналогом кубита, если ты:

1. Точно определяешь, где находится энергия.

2. Управляешь фазой перехода.

3. Читаешь информацию.

Главная проблема: это классика!!!

Пока волна — это просто волна. Нет запутанности, нет настоящей суперпозиции фотонов.

Чтобы стать настоящим квантовым кубитом, нужно:

  • Сделать резонатор сверхкачественным Волна должна «прожить» миллионы колебаний, не растеряв энергию. → Q-фактор > 1 000 000 (как в сапфировых резонаторах)

  • Поднять частоту или понизить потери При комнатной температуре на 10 ГГц — 600 тепловых фотонов в моде. → Перейти на 100 ГГц или ТГц — тепловых фотонов почти нет

  • Возбуждение и считывание - с "умом".

Тогда волна перестаёт быть классической. Поле описывается операторами, появляются:

  • когерентные состояния

  • сжатые состояния

  • настоящая запутанность между воронками

 От одного кубита — к целой решётке

Одиночная воронка — кантовая игрушка. А тысяча воронок на чипе — уже компьютер.

 Что это даёт на практике?

Квантовый сенсор Чувствует фазу на уровне 10⁻¹⁰ рад

Квантовый буфер в CPU Хранит 8–16 кубитов рядом с ядром

Гибридный чип Квантовая логика + обычная CMOS

Топологический процессор Не боится пыли, нагрева, вибраций

 

Вместо вывода

Кубит — это не материал. Это форма.

Если волна живёт достаточно долго и «чувствует» геометрию — она становится квантовой. Не нужно охлаждать чип до –273 °C. Нужно правильно согнуть пространство.

 

Теги:
Всего голосов 3: ↑1 и ↓2+1
Комментарии1

🔒 Квантовый протокол для защиты данных между ИИ и облаком.

Исследователи из MIT разработали уникальный протокол безопасности, который использует квантовые свойства света для защиты данных при обмене между клиентом и облачным сервером. Этот метод обеспечивает не только защиту данных, но и сохраняет точность моделей глубокого обучения на уровне 96%.

Как это работает?
🔹 Протокол основан на теореме о невозможности клонирования квантовой механики: данные кодируются в лазерном свете, который используется в волоконно-оптических системах связи. Это делает невозможным перехват информации без обнаружения.

🔹 Сервер кодирует веса нейронной сети в оптическое поле и передает их клиенту. Клиент, используя свои данные, выполняет операции, не раскрывая их серверу.

🔹 Квантовая природа света предотвращает возможность копирования весов или получения дополнительной информации о модели. Как только клиент завершает один уровень вычислений, доступ к предыдущему уровню блокируется.

Двусторонняя защита
Этот подход защищает данные клиента от утечки на сервер, а также защищает модель сервера от копирования клиентом. Это делает протокол идеальным для использования в облачных вычислениях, включая такие ресурсоемкие задачи, как работа с моделями ИИ (например, GPT-4).

🔬 Метод совместим с существующим телекоммуникационным оборудованием, что делает его готовым к внедрению на практике, особенно в таких чувствительных областях, как здравоохранение.

📄 Узнать больше на arXiv.org

Наш TG канал.

Теги:
Всего голосов 6: ↑5 и ↓1+4
Комментарии1

Фотонный процессор в России: что за чудо и с чем его едят?

РИА Новости сообщают, что к концу года в России завершат испытания фотонного процессора. Что в нём инновационного и реально ли ждать в нашей стране такое устройство?

Представьте, что вам надо послать сообщение и вы передаёте письмо «Камазом». Почему же не легковой машиной или даже по интернету? Сейчас с вычислительной техникой ситуация плюс-минус аналогичная — информация передаётся с помощью электронов, а ведь у нас есть частицы гораздо легче — фотоны. Массы покоя они вообще не имеют, а значит любые преобразования способны проводить быстрее. Теоретически. А ещё не будет потерь тепла на сопротивление. Вот и получается, что процессор, в котором вычисления проводятся не на электронах, а на фотонах, должен быть быстрее в десятки тысяч раз и с минимальным энергопотреблением.

Теория замечательная. Однако для фотонов придётся заново создавать вентили, которые смогут превращать их в нули и единицы и совершать с ними операции. Пока есть только тестовые образцы.

Сможет ли Россия обогнать весь? Материаловедение сейчас развивается во всём мире, и тот же Росатом вовсю работает над новыми материалами. Так что на данном этапе всё возможно. Тем более, что в этом году мы получим только прототип фотонного процессора со скромными характеристиками. К 2030 году российские учёные обещают разогнать его до 1000 экзафлопс при энергопотреблении в 10 000 раз ниже обычного. Звучит фантастично. А ведь потом встанет вопрос серийного производства...

Теги:
Всего голосов 16: ↑11 и ↓5+13
Комментарии1

А я предупреждал (неоднократно)?

Нетронутые с 2010 года биткоины начали перемещаться...;

Неизвестный майнер, добывший 2 тыс. биткоинов в 2010 году, объединил свои активы в одном кошельке. Об этом пишет The Block. На момент добычи монет их совокупная стоимость составляла около $600, однако сегодня она достигла почти $140 млн.

https://www.rbc.ru/crypto/news/6603f9209a7 947 334c651b10?from=vitrina_for‑investors_2&utm_source=rbc.ru&utm_medium=inhouse_media&utm_campaign=vitrina_for‑investors__2&utm_content=6603f9209a7 947 334c651b10&utm_term=10.4B_noauth

А разве кошельки битка уже не повскрывали с помощью квантовых вычислений?Или пока курс держат для хомячков, которые не в курсе?

https://habr.com/ru/articles/757 660/comments/#comment_25 913 010

ЗЫ.... но их много... (криптохомячков)

UPD.

Господи... как #войтивайти за...

Теги:
Всего голосов 10: ↑7 и ↓3+4
Комментарии3

Схема электронной подписи «Шиповник» на основе кодов, исправляющих ошибки — один из кандидатов на новый российский стандарт постквантовых механизмов.

Наши специалисты-исследователи лаборатории криптографии Виктория Высоцкая и Диана Дас провели углублённый анализ стойкости этой схемы. Об этом они рассказали на конференции РусКрипто'24.

В работе приведена классификация атак на «Шиповник» с использованием алгоритмов, решающих задачи поиска прообраза и второго прообраза внутренней троичной хэш-функции, а также поиска коллизии хэш-функции Стрибог. Анализ коллег показал, что текущий набор параметров позволяет обеспечить стойкость схемы к рассмотренному множеству атак.

Теги:
Всего голосов 7: ↑7 и ↓0+7
Комментарии0

В Москве 30 января 2024 года пройдёт форум «Квант». На этом мероприятии эксперты и специалисты по квантовым технологиям подведут итоги 2023 года и определят дальнейшую траекторию развития отрасли в России. Форум пройдёт по адресу: Москва, Олимпийский проспект, дом 18/1, «Azimut Сити Отель Олимпик Москва».

На мероприятии обсудят консолидацию бизнес‑среды и академического сообщества в целях внедрения в производство российских разработок с использованием квантовых технологий, роль теоретической разработки и практической реализации квантовых и постквантовых алгоритмов в развитии квантовых технологий, квантовую криптографию, подготовку кадров и выработку стандартов в области квантовых коммуникаций и так далее.

В программе форума будут затронуты темы формирования рынка и развития сотрудничества в отрасли, популяризации квантовых технологий, цифрового суверенитета и внедрения квантовых технологий, совершенствования порядка обеспечения средствами квантовой коммуникации объектов КИИ и многое другое. С полной программой мероприятия можно ознакомиться на сайте мероприятия.

Среди спикеров и участников мероприятия будут: директор института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Фёдоров Алексей, заведующий кафедрой квантовой оптики и телекоммуникаций НИУ ВШЭ Гольцман Григорий, Владимир, руководитель Центра научных исследований и перспективных разработок ОАО «ИнфоТеКС» Елисеев Владимир, заместитель Минцифры РФ Шойтов Александр.

Теги:
Всего голосов 6: ↑6 и ↓0+6
Комментарии3

СМАРТС-Кванттелеком – спонсор и партнер первой Всероссийской научной конференции «Невская фотоника»

На базе Университета ИТМО прошла первая конференция «Невская фотоника-2023», где ООО «СМАРТС-Кванттелеком» стала партнером и участником



Конференция проходила в течение пяти дней с 9 по 13 октября. Участники обсудили новейшие передовые исследования в области лазерных систем, квантовой информатики, нелинейной оптики, оптического материаловедения, биофотоники, телекоммуникаций, экологического мониторинга, безопасности, аэрокосмической промышленности и даже сферы искусства.

Коллеги поделились друг с другом своими последними научными исследованиями, рассказали об открытиях и доработках в уже существующих технологических решениях.

Подробнее о разработках «СМАРТС-Кванттелеком» рассказал во время заседания «Индустриальная фотоника» начальник отдела научных исследований, Владимир Егоров. Запись трансляции можно посмотреть по ссылке.

Компания благодарит организаторов конференции и пусть наше сотрудничество остается таким же плодотворным.

Теги:
Рейтинг0
Комментарии0