В общем случае кубит можно трактовать как вектор состояния двухуровневой системы в гильбертовом пространстве. Поскольку любой вектор состояния может быть представлен как совокупность элементарных векторов, то кубит вводится как понятие минимально возможного векторного состояния. В качестве наглядного представления кубита обычно используют сферу Блоха (рис. 3) .

Что такое квантовые вычисления

Кроме того, квантовые вычисления помогают предприятиям развивать новые технологии и экологические проекты, а в будущем могут помочь и в принятии инвестиционных решений, отмечают эксперты. В начале мая 2021 года Исследовательская лаборатория Армии США и Лаборатория физических наук при Агентстве национальной безопасности (АНБ) сообщили о запуске исследовательского центра для развития квантовых вычислений. Базой для вычислений такого типа служит кубит – система, в которой число частиц аналогично импульсу, а фазовая переменная (энергетическое состояние) – координате. Фазовый кубит был впервые реализован в лаборатории Делфтского университета и с тех пор активно изучается. Первые квантовые компьютеры напоминают старые громоздкие вычислительные системы, они поставляются в больших шкафах высотой в 10 футов (около 3 м) и объёмом в 700 куб.

Квантовый объем

Благодаря развитию этого направления физики появились лазеры и компьютеры, а с ними — интернет, сотовая связь, бытовая электроника, светодиодные лампы, сложные микроскопы, цифровые камеры и магнитно-резонансные инвестиции в квантовые технологии томографы. Мощности не хватает, чтобы просчитать взаимодействие большого числа частиц между собой. Не хватает и памяти, чтобы хранить информацию о квантовом состоянии таких систем.

Google и Alibaba Group — мировые лидеры по количеству стран, где запатентованы их квантовые технологии (по 12 стран у каждого). В начале февраля 2020 года правительство Индии утвердило свой бюджет на 2020 год, выделив порядка $1,12 млрд на развитие квантовых компьютеров. Эти средства пойдут на развитие Национальной программы по квантовым технологиям и приложениям. В середине июня 2021 года исследователи из Кембриджской исследовательской лаборатории Toshiba Europe продемонстрировали, что квантовая информация может успешно передаваться по оптическим волокнам, длина которых превышает 600 км.

Квантовый компьютер

Курировать проект будет доктор Дейв Мехюс , один из бывших топ-менеджеров PsiQuantum с многолетним опытом работ в сфере квантовых вычислений. На основе расчётов команда Fujitsu сделала вывод, что до взлома с помощью алгоритмов Шора RSA-ключей криптографически значимой длины пройдут ещё многие годы, поскольку появление системы с 10 тыс. Кубитов или классических компьютеров для её симуляции — этот вопрос довольно неблизкого будущего. Наиболее перспективным сегодня считается коррекция ошибок с помощью поверхностных кодов, когда создаётся двумерная матрица из физических кубитов данных и связанных с ними измерительных кубитов. На них переносятся состояния физических кубитов данных, что позволяет корректировать возникающие в этих состояниях ошибки. Например, для матрицы 3 × 3 будет 9 кубитов данных и 8 измерительных кубитов.

  • Произвольные однокубитные унитарные вентили U также ассоциируются с вращением кубита.
  • В результате, возникла новая сфера под названием «Квантовый компьютер».
  • Большую часть остального пространства компьютера занимают системы охлаждения и экранирования.
  • Если это классический регистр, импульс, который можно рассматривать как вычислительную операцию, изменит L переменных.
  • Затем они выполняют алгоритм, чтобы увеличить шансы найти наилучший возможный ответ.
  • Например, универсальным является набор, включающий вентиль Адамара, вентиль фазового сдвига, вентиль CNOT и вентиль π/8.
  • Точность и стабильность алгоритма подтверждаются методом перекрестной проверки.

Блок управления кубитами представила молодая израильская компания Quantum Machines. На изображении его нетрудно обнаружить по двум рядам коаксиальных разъёмов. В идеальном случае он должен устанавливаться в один блок с кубитами, которыми он будет управлять по командам от GPU-ускорителя, но пока это невозможно осуществить — электроника просто не выдерживает криогенных температур. В то же время нигде в мире пока нет ясного понимания, как и для каких задач лучше всего использовать квантовые вычислители. В частности, RIKEN займётся прикладной частью вместе с японскими предприятиями и университетами, а Fujitsu будет изучать возможные приложения совместно с Fujifilm и Tokyo Electron. — Для тех, кто ищет доказательства непревзойденной производительности квантового отжига, эта работа предлагает окончательное доказательство».

Какова цель квантовых облачных вычислений?

Теоретически это позволяет квантовому компьютеру справляться с задачами, на которые обычному цифровому компьютеру понадобятся миллионы лет. Например, давно известен так называемый алгоритм Шора, позволяющий быстро раскладывать большие числа на простые множители (задача, необходимая для взлома современных шифров). Обычные компьютеры решают эту задачу перебором возможных делителей, поэтому длинные числа современные компьютеры могут обрабатывать годами. Квантовый компьютер справился бы с такой задачей за считанные минуты и даже секунды, в зависимости от производительности.

Что такое квантовые вычисления

К тому же современные кубиты нестабильны и со временем теряют квантовое состояние, а результаты вычислений содержат большое количество ошибок. Одним из самых важных продвижений в этой области стала работа Шора в 1994 году. Исследовав силу квантового параллелизма, он разработал алгоритм полиномиального времени на квантовом компьютере для простых множителей. В 1996 году, Гровер предложил еще одно применение квантовому компьютеру, и разработал квантовый алгоритм для поиска одного элемента в неотсортированной базе данных в квадратном корне времени, которое это заняло бы на классическом компьютере.

Научные исследования квантовых вычислений

Они создали сравнительно компактный прибор для генерации каждую секунду 100 Гбит случайных данных. Каждый бит в этом потоке — это случайная виртуальная частица квантового поля. В конкретном примере учёные представили эффективную модель декомпозиции обобщенного вентиля Тоффоли (обобщенную на n кубитов версию вентиля контролируемое НЕ).

Что такое квантовые вычисления

С тех пор, квантовый компьютер является крайне интересной и быстро растущей областью исследований. В частности, квантовые алгоритмы создаются на обычных компьютерах и тестируются на квантовых компьютерах для обеспечения жизнеспособности. Из-за высокой технической стоимости и барьеров для входа, связанных с квантовыми вычислениями, облачные квантовые вычисления позволяют предприятиям и исследователям использовать эту технологию для изучения различных приложений квантовых вычислений.

Биты и кубиты

Ломоносова или в организациях-партнёрах, работающих в направлении создания прототипов квантовых вычислительных систем на различной элементной базе. Логические квантовые вентили, которые используются в квантовых вычислениях, имеют иные цели, чем те, которые используются в классических https://xcritical.com/ КДЛ. Являясь, по существу, унитарными матрицами, они преобразуют одни текущие вероятностные состояния кубитов в другие состояния с другими вероятностями. Иными словами, квантовые вентили – это базовые управляющие элементы, манипулирующие кубитами в квантовом компьютере.

Квантовые компьютеры и сети в России

В результате, возникла новая сфера под названием «Квантовый компьютер». Русская версия базируется на открытом курсе CERN’s introductory lectures on quantum computing. Перепечатка в любом виде возможна только после получения согласия от авторов курса и перевода.

Posted on by Kyle Wells.

Финтех