ИТ Блог. Администрирование серверов на основе Linux (Ubuntu, Debian, CentOS, openSUSE)
В 2021 году Google присоединился к IBM и другим компаниям, которые публично объявили сроки появления полезного коммерческого квантового компьютера с исправленными ошибками и достаточной емкостью в кубитах.
Гигант из Маунтин-Вью заявил, что путешествие начнется в тот же день с открытия нового кампуса Quantum AI в Санта-Барбаре, Калифорния ( фото выше: Google ). На территории кампуса разместятся первый центр квантовых данных Google, лаборатории по исследованию квантового оборудования и предприятие по производству квантовых процессоров и микросхем. Официальные лица заявили, что они рассчитывают достичь цели создания коммерческого квантового компьютера от Google в 2029 году или раньше.
В блоге компании Google Эрик Лусеро объяснил: «Для достижения этой цели мы собираемся создать 1 000 000 физических кубитов, которые согласованно работают внутри квантового компьютера с исправленными ошибками размером с комнату. Это большой скачок по сравнению с сегодняшними системами скромного размера, состоящими менее чем из 100 кубитов». Кубиты – это информационные биты, которые заменяют обычные положительные или отрицательные биты, используемые в классических компьютерах. Кубит может находиться в положительном или отрицательном состоянии или в обоих одновременно (качество, называемое суперпозицией), а также он обладает уникальной способностью соединяться, взаимодействовать и перемещаться с другими кубитами на расстояниях, которые могут быть значительными (процесс, называемый запутанностью. ).
При описании возможных практических применений своих квантовых компьютеров Лусеро включил несколько областей, включая химию, медицину и материалы. И он объяснил, что, возможно, является самым важным качеством кванта для исследователей. «Природа квантово-механическая: связи и взаимодействия между атомами ведут себя вероятностно, с более богатой динамикой, которая исчерпывает простую классическую вычислительную логику».
Чтобы понять и использовать то, как на самом деле работают молекулы и материя, вам нужно ввести их уровень или, по крайней мере, точно смоделировать, что там происходит. Квантовые компьютеры имеют такие широкие возможности. До сих пор мы были удовлетворены моделированием наших проблем с двоичными битами, которые используют + – логику классических вычислений. Квантовые вычисления обладают потенциалом для математического моделирования Вселенной, которая окружает нас, и к чему это приведет, особенно в таких областях, как молекулярная медицина, почти невообразимыми способами.
До недавнего времени святым Граалем для тех, кто находился на этом пути, было то, что называлось «квантовым превосходством». Квантовое превосходство – это способность продемонстрировать, что программируемое квантовое устройство может решить проблему, которую ни один классический компьютер не может решить за любой возможный промежуток времени (Википедия). 23 октября 2019 года Google опубликовал результаты личного состязания в Nature , в котором компания заявила, что установила квантовое превосходство. Задача заключалась в проверке части эксперимента с простыми числами, и эта попытка была предпринята квантовым компьютером Sycamore от Google и суперкомпьютером Summit в Национальной лаборатории Ок-Ридж в Теннесси.
В то время Summit был ведущим суперкомпьютером в мире, способным выполнять 200 миллионов миллиардов операций с плавающей запятой в секунду с 40 000 процессорами и 250 миллионами гигабайт памяти. В системе Sycamore было 53 рабочих кубита. Итоговая оценка: Сикамор решил проблему за 200 секунд, и Саммит не смог бы завершить ее, если бы не было дополнительных 10 000 лет для расчета.
С тех пор титул «квантовое превосходство» был уменьшен до «квантового преимущества» с практическим осознанием того, что отдельные решения не тестируют всю систему. И вместе с этим возвращением к реальности становится очевидным, что вычислительные системы будущего будут гибридом классической и квантовой – одна не заменит другую.
Кроме того, чрезмерное упрощение количества кубитов, служащих системой подсчета очков, синонимом общей ценности и мощности системы, также в некоторой степени утратило свое значение. Потенциальная мощность – это не производительность. Количество кубитов может быть приблизительным индикатором прогресса, но не более того. Сегодня лидерами являются Google с 72-кубитной машиной, IBM с 65, Honeywell 64, а Китай имеет 63 кубита на одной из своих машин. IBM уже предсказывала, что к 2023 году у нее будет компьютер с 1121 кубитом. Каким бы важным ни было количество информационных битов в системе, не менее важно то, насколько «шумными» (подверженными ошибкам) или исправляющими ошибки являются эти кубиты.
Чтобы управлять субатомными частицами, функционирующими как кубиты в своих компьютерах, Google пришлось иметь дело с поддержанием сложной физической среды, близкой к абсолютному нулю, чтобы замедлить кубиты до некоторой стабильности. Это требование к корпусам для -460 градусов по Фаренгейту сложно, дорого и, вероятно, никогда не будет уменьшено до размера рабочего стола. IBM идет по тому же пути для своих квантовых компьютеров.
Однако есть еще один путь, который может привести к квантовым компьютерам, которые будут работать в более практичных средах. В сентябре 2020 года компания Xanadu Quantum Technologies из Торонто объявила, что теперь предприятия могут получить доступ к первым коммерчески доступным фотонным квантовым компьютерам через платформу Xanadu Quantum Cloud. Фотонная квантовая машина использует одиночные световые частицы (фотоны), которые можно программировать на квантовых компьютерах, таких как Xanadu, которые работают при комнатной температуре.
Многие докладчики и участники дискуссии на недавней конференции Inside Quantum Technology в Нью-Йорке (17–20 мая 2021 г.) неоднократно заявляли, что квантовые вычисления уже не на подходе; это здесь прямо сейчас. Вы можете заключить контракт на время на квантовые компьютеры с рядом компаний для решения конкретных проблем, которые ваши системы не могут решить.
Облачные сети Amazon теперь включают Amazon Braket, квантовый сервис для исследователей и разработчиков. Сегодня у Honeywell и IBM есть коммерческие услуги, и по всему миру существует множество академических установок, которые предлагают доступ как к квантовым, так и к суперкомпьютерам для тех, кто занимается исследованиями и тестированием. Студентам из Соединенных Штатов IBM предлагает помощь тем, кто хочет изучить Qiskit, комплект компании с открытым исходным кодом для разработки квантовых программ, который студенты могут писать и тестировать на онлайн-квантовых процессорах IBM.
Наряду с квантовыми компьютерами сегодня доступно множество квантовых датчиков, включая атомные часы, магнитометры, датчики давления и температуры. В 2021 году Google объявила о создании кристалла времени от Google, некоего объекта, который способен изменять свое состояние не затрачивая энергию. Эти устройства измеряют очень небольшие изменения в окружающей среде, используя динамику сцепления. Что касается безопасности, такие компании, как швейцарская ID Quantique и другие, имеют коммерческие решения по распределению квантовых ключей для шифрования защищенной связи, а некоторые продают чипы QRNG (генерация квантовых случайных чисел) для генерации действительно случайных кодов.
В телефоне Samsung Galaxy Quantum 2 на самом деле есть микросхема QRNG площадью 2,5 мм, самая маленькая в мире микросхема для генерации случайных чисел. А в конце апреля 2021 года проект High-BIAS 2 от ColdQuanta объявил о последних достижениях и запланированном тестировании своей системы квантового позиционирования (QPS) на основе холодного атома, которая позволяет осуществлять навигацию на транспортных средствах без GPS (глобальной системы позиционирования) или GNSS (глобальная навигационная спутниковая система). ColdQuanta ожидает, что этот прорыв принесет пользу «широкому кругу отраслей с оборотом в миллиарды долларов, включая аэрокосмическую промышленность, автономные транспортные средства, морской транспорт, разработку месторождений нефти и газа и многое другое».
Множество областей квантовых исследований теперь включают вычисления, датчики, онлайн-криптографическую безопасность, квантовое шифрование, коммуникации и квантовые сети, включая будущий квантовый Интернет, – все это применяет новые правила квантовой физики.
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
