Что-то мне подсказывает, что "Микрону" для их 120 нм нужно из-за рубежа гораздо больше всяких интересных материалов и компонентов, чем нужно Байкалу для разработки... но пока есть какие-то запасы, что-то можно делать. А вот что будет дальше, и когда будет это дальше -- строго охраняемая тайна
Я дико извинияюсь, но всё-таки ну замените КДПВ на хотя бы на вот это https://strana-rosatom.ru/2022/02/25/sozdan-prototip-kvantovogo-kompjute/ Ну или не меняйте, если целью является введение потенциального противника в заблуждение относительно санкций. Впрочем, если целью является введение в заблуждение, то наверное лучше вообще ничего не писать... Но это не точно.
Насчёт ионной литографии ничего особо умного сказать не могу. Понятно что ионная литография это тоже история про сфокусированный пучок, а не про сплошную засветку.
На таких размерах проблема скорее не в том, чтобы излучение не дифрагировали из-за большой длины волны, и не в том, чтобы сфокусировать пучок, а в том, чтобы не было вторичной засветки от рассеянного излучения внтури резиста. Как там люди делают 7 нм или меньше я понятия не имею.
Рентгеновская литография -- это забавная тема, которую как минимум на синхротроне в Курчатнике двигают уже довольно давно. То, что рентгеном можно засвечивать резист -- довольно очевидный факт. Проблема рентгена в основном в том, что он через всё проходит, и рентгеновская оптика плохая. Фокусировать рентген крайне сложно. Мой последний опыт работы с рентгеном с синхротрона (2015 год, desy) самая лучшая фокусировка была 50 нм. Вероятно с тех пор где-то научились лучше. В Курчатнике что я не знаю, там ондуляторы ставили какие-то, возможно 50 нм они теперь тоже умеют (что стоит на станции рентгеновской литографии я не знаю, но можно загуглить)
Если говорить совсем практично, то синхротрон -- это ведь не только источник рентгена, но и источник ультрафиолета и в общем-то очень широкого диапазона частот. Причём этот источник имеет маленький эмитанс (то бишь размер пятна умноженный на расходимость). Фокусировать более длинные волны проще.
Следующая история -- это "динамическая маска". Надо понимать, что литограф с динамической маской -- это машина, которая делает маски, а не машина, которая в соответствии с маской засвечивает за 1 секунду целую подложку. То есть корректно сравнивать это устройство с электронным литографом (у которого, на секундочку, пучок имеет размер меньше 10 нм).
Что касается фазовой модуляции рентгеновского пучка -- по моему опыту там будут зверские абберации и глюки. Какое там будет разрешение я понятия не имею, но когда я занимался дифракционной микроскопией, разрешение от прямо очень контрастных образцов редко превышало те же 50 нм.
TLDR: эта штука -- не замена "литографу" который засвечивает по маске, а direct write lithography. Это забавная экспериментальная штука, разрешение которой будет скорее всего хуже, чем у электронного литографа. Делать её всё равно надо, потому что это наука, а наука -- это круто.
PS Импортозамещение -- это бред сумасшедшего. У нашего сумасшедшего очень много денег, а у наших нормальных денег нет. Так и живём.
Если работать в парадигме "избавится от иностранных зависимостей", то в сфере микроэлектроники никакое импортозамещение в принципе невозможно. Потому что если ты лицензируешь ARM и производишь на TSMC, то ты зависишь от Англии и Тайваня (а также немного от тех, от кого зависят они).
А если ты строишь свой фаб, то ты регулярно тратишь чёртову уйму денег на оборудование и материалы, которые отдаешь в США, Нидерланды, Японию и ещё много куда. То есть на самом деле ты даже сильнее зависишь от зарубежных партнёров, чем в случае с лицензированием.
Хочешь современную микроэлектронику — дружи с соседями. Не хочешь дружить с соседями — сиди лампы собирай.
На поставленный в заголовке статьи есть простой ответ: не конец. Сама статья при этом даже почему-то его не даёт, зато даёт туманные намёки на что-то непонятное :(
1) Алгоритм Шора действительно представляет угрозу для подавляющего большинства популярных систем open key cryptography, только для него нужно очень много кубитов (~20 млн. кубитов немного лучше чем те, которые продемонстрировал гугл для rsa 2048 bit, см arxiv:1905.09749), а 20 млн. непонятно как делать с теми технологиями что есть сейчас и когда будет;
2) хотя тот же биткоин использует ecc (уязвим к алгоритму Шора), в открытом доступе находятся публичные ключи только тех кошельков, с которых хоть раз что-то тратили. Если вы при каждой трате создаёте новый кошелёк, то от него публикуется только хеш. Собственно так обычно все клиенты и делают.
3) Алгоритм нахождении ключа по хешу для квантового компьютера в принципе есть (алгоритм Гровера), но он слишком медленный для этой задачи. Хешам ничего не будет.
Итог — обезопасить свой биткоин-кошелёк можно даже в текущем консенсусе. Если мы говорим про другие блокчейны, то там может быть по-разному, но в целом не хуже чем в биткоине.
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.
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.
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.
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 :)
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.
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.
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.
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.
Наверное можно, но не очень нужно. Сверхнизкие температуры нам нужны не только чтобы алюминий сверхпроводил, но и чтобы убрать шумы Джонсона-Найквиста.
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.
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.
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.
Что-то мне подсказывает, что "Микрону" для их 120 нм нужно из-за рубежа гораздо больше всяких интересных материалов и компонентов, чем нужно Байкалу для разработки... но пока есть какие-то запасы, что-то можно делать. А вот что будет дальше, и когда будет это дальше -- строго охраняемая тайна
Я дико извинияюсь, но всё-таки ну замените КДПВ на хотя бы на вот это
https://strana-rosatom.ru/2022/02/25/sozdan-prototip-kvantovogo-kompjute/
Ну или не меняйте, если целью является введение потенциального противника в заблуждение относительно санкций. Впрочем, если целью является введение в заблуждение, то наверное лучше вообще ничего не писать... Но это не точно.
Насчёт ионной литографии ничего особо умного сказать не могу. Понятно что ионная литография это тоже история про сфокусированный пучок, а не про сплошную засветку.
На таких размерах проблема скорее не в том, чтобы излучение не дифрагировали из-за большой длины волны, и не в том, чтобы сфокусировать пучок, а в том, чтобы не было вторичной засветки от рассеянного излучения внтури резиста. Как там люди делают 7 нм или меньше я понятия не имею.
Рентгеновская литография -- это забавная тема, которую как минимум на синхротроне в Курчатнике двигают уже довольно давно. То, что рентгеном можно засвечивать резист -- довольно очевидный факт. Проблема рентгена в основном в том, что он через всё проходит, и рентгеновская оптика плохая. Фокусировать рентген крайне сложно. Мой последний опыт работы с рентгеном с синхротрона (2015 год, desy) самая лучшая фокусировка была 50 нм. Вероятно с тех пор где-то научились лучше. В Курчатнике что я не знаю, там ондуляторы ставили какие-то, возможно 50 нм они теперь тоже умеют (что стоит на станции рентгеновской литографии я не знаю, но можно загуглить)
Если говорить совсем практично, то синхротрон -- это ведь не только источник рентгена, но и источник ультрафиолета и в общем-то очень широкого диапазона частот. Причём этот источник имеет маленький эмитанс (то бишь размер пятна умноженный на расходимость). Фокусировать более длинные волны проще.
Следующая история -- это "динамическая маска". Надо понимать, что литограф с динамической маской -- это машина, которая делает маски, а не машина, которая в соответствии с маской засвечивает за 1 секунду целую подложку. То есть корректно сравнивать это устройство с электронным литографом (у которого, на секундочку, пучок имеет размер меньше 10 нм).
Что касается фазовой модуляции рентгеновского пучка -- по моему опыту там будут зверские абберации и глюки. Какое там будет разрешение я понятия не имею, но когда я занимался дифракционной микроскопией, разрешение от прямо очень контрастных образцов редко превышало те же 50 нм.
TLDR: эта штука -- не замена "литографу" который засвечивает по маске, а direct write lithography. Это забавная экспериментальная штука, разрешение которой будет скорее всего хуже, чем у электронного литографа. Делать её всё равно надо, потому что это наука, а наука -- это круто.
PS Импортозамещение -- это бред сумасшедшего. У нашего сумасшедшего очень много денег, а у наших нормальных денег нет. Так и живём.
Если работать в парадигме "избавится от иностранных зависимостей", то в сфере микроэлектроники никакое импортозамещение в принципе невозможно. Потому что если ты лицензируешь ARM и производишь на TSMC, то ты зависишь от Англии и Тайваня (а также немного от тех, от кого зависят они).
А если ты строишь свой фаб, то ты регулярно тратишь чёртову уйму денег на оборудование и материалы, которые отдаешь в США, Нидерланды, Японию и ещё много куда. То есть на самом деле ты даже сильнее зависишь от зарубежных партнёров, чем в случае с лицензированием.
Хочешь современную микроэлектронику — дружи с соседями. Не хочешь дружить с соседями — сиди лампы собирай.
На поставленный в заголовке статьи есть простой ответ: не конец. Сама статья при этом даже почему-то его не даёт, зато даёт туманные намёки на что-то непонятное :(
1) Алгоритм Шора действительно представляет угрозу для подавляющего большинства популярных систем open key cryptography, только для него нужно очень много кубитов (~20 млн. кубитов немного лучше чем те, которые продемонстрировал гугл для rsa 2048 bit, см arxiv:1905.09749), а 20 млн. непонятно как делать с теми технологиями что есть сейчас и когда будет;
2) хотя тот же биткоин использует ecc (уязвим к алгоритму Шора), в открытом доступе находятся публичные ключи только тех кошельков, с которых хоть раз что-то тратили. Если вы при каждой трате создаёте новый кошелёк, то от него публикуется только хеш. Собственно так обычно все клиенты и делают.
3) Алгоритм нахождении ключа по хешу для квантового компьютера в принципе есть (алгоритм Гровера), но он слишком медленный для этой задачи. Хешам ничего не будет.
Итог — обезопасить свой биткоин-кошелёк можно даже в текущем консенсусе. Если мы говорим про другие блокчейны, то там может быть по-разному, но в целом не хуже чем в биткоине.
У унитарной матрицы всегда есть обратная матрица. Применяя обратные операции в обратном порядке вы вернётесь в исходное состояние.
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.
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.
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.
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 :)
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.
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.
Принципиальная схема оказалась очень похожа на то, что показывает Гугл. Больше сказать не могу.
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.
Я хотел сказать наиболее аккуратно и коротко сказать что они сделали, но честно говоря лучше просто посмотреть на Fig. 4 обсуждаемой статьи.
«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.
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) 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.