Теги → вычисления
Быстрый переход

Китайские учёные ещё раз окончательно развенчали миф о квантовом превосходстве системы Google Sycamore

В 2019 году исследователи Google заявили, что они первыми в истории добились квантового превосходства, когда квантовый компьютер Sycamore компании выполнил за 200 секунд такие расчёты, на которые обычному суперкомпьютеру понадобилось бы 10 000 лет. Учёные из Китая выполнили то же самое вычисление за несколько часов с помощью обычных графических процессоров и утверждают, что суперкомпьютер сделал бы то же самое за несколько десятков секунд.

 Квантовая система Google Sycamore. Источник изображения: Google

Квантовая система Google Sycamore. Источник изображения: Google

Очевидно, компания Google поторопилась, когда три года назад заявляла о достижении квантового превосходства — рубежа, за которым классические компьютеры окончательно сдаются на милость квантовым компьютерам в сфере вычислений или симуляций определённого рода. Такое громкое заявление не могло остаться незамеченным в научной среде, и первым на него отреагировала компания IBM, поскольку в заявлении Google система Sycamore сравнивалась с суперкомпьютером IBM Summit. В IBM поставили под сомнение квантовое превосходство Sycamore и сообщили, что Summit мог бы выполнить аналогичные вычисления за 2,5 дня, а не за 10 000 лет, как утверждает Google.

Затем к развенчанию мифа о квантовом превосходстве Google Sycamore для решения определённого типа задач — исполнение алгоритма моделирования произвольной случайной квантовой схемы или семплинг выходного распределения случайных квантовых схем — приступили китайские учёные, но уже не теоретически, как поступили в IBM, а решая задачу практически на классических компьютерах.

В прошлом году, оптимизировав алгоритм, китайцы на 60 видеокартах NVIDIA решили задачу за 5 дней. Очевидно, суперкомпьютер справился бы с решением быстрее. И действительно, новая китайская суперсистема Oceanlite на базе нового поколения чипов Sunway (ShenWei) получила престижную премию Гордона Белла за что? За опровержение заявления Google о достижении квантового превосходства. Oceanlite решила задачу за 304 секунды, попутно став первой в мире, преодолевшей экзафлопсный барьер.

Невероятная мощь Oceanlite почти сравнялась с возможностями квантовой Sycamore. Но китайцы снова оптимизировали алгоритм и смоли решить квантовую задачу Google на 512 видеокартах NVIDIA за 15 часов. Как заявляют учёные, если бы у них был суперкомпьютер, они бы решили задачу за несколько десятков секунд, что оставило бы далеко позади результат Google Sycamore.

Подробно об алгоритме и методике проведения расчётов китайские специалисты рассказали в журнале Physical Review Letters. Для ускорения расчётов они пошли на некоторое огрубление уровня допустимых ошибок (точности). Так, если Google проводила расчёты с учётом вероятности ошибок 0,2 %, то китайские исследователи допустили вероятность ошибок на уровне 0,37 %, что в 256 раз ускорило расчёты. Также китайцы использовали тензорные матрицы, благодаря чему расчёты свелись к простым операциям перемножения, а GPU с этим справляются лучше всего и в режиме параллельной обработки данных.

Подробно, но сложным языком прочесть об этом можно в статье, которая доступна на arXiv.org в формате PDF.

Mastercard защитит операции по картам квантовыми технологиями

Компании Mastercard и D-Wave объявили о сотрудничестве в области квантовых вычислений. Партнёры заключили многолетний стратегический альянс, направленный на ускорение разработок и внедрение решений с использованием квантовых компьютеров. Способность квантовых платформ обрабатывать намного больший объём данных в сравнении с классическими компьютерами обещает бесконечное множество возможностей для клиентов и финансовых организаций.

 Квантовый процессор системы

Квантовый процессор системы Advantage компании D-Wave. Источник изображения: D-Wave

Канадская компания D-Wave порядка двух десятилетий разрабатывает квантовые компьютеры на базе технологии так называемого квантового отжига. Такие системы не являются универсальными и не могут исполнять произвольные алгоритмы. Квантовый отжиг решает задачи оптимизации, например, нахождение оптимальных маршрутов для доставки товаров. Вместе с Mastercard специалисты D-Wave будут создавать решения для таких финансовых областей, как потребительская лояльность и вознаграждения, трансграничные расчеты и выявление мошенничества.

Поскольку платформы D-Wave узко специализированные, на помощь придут гибридные решения, которые могут справиться как с классическими, так и квантовыми алгоритмами. Финансовые приложения для служб Mastercard будут работать через квантовый облачный сервис Leap компании D-Wave. Это обеспечит доступ к квантовым приложениям в режиме реального времени.

«Люди ожидают гиперперсонализированного опыта. Уникальная способность квантовых вычислений анализировать огромное количество потенциальных комбинаций может обеспечить оптимальные решения, которые повысят эффективность и предоставят выбор, — сказал Кен Мур (Ken Moore), директор по инновациям Mastercard. — Наша работа с D-Wave позволит исследовать бесконечные возможности применения квантовых вычислений для практических, реальных приложений в сфере финансовых услуг».

В настоящее время компания D-Wave использует и поставляет клиентам самые производительные (с оглядкой на целевые задачи) в мире квантовые системы Advantage на 5000 кубитах. На смену им придут системы Advantage 2 на 7000 кубитах с новой архитектурой. В то же время надо понимать, что это специализированные решения, для расширения сферы работы которых требуются гибридные компьютеры, над которыми также работают в D-Wave. Впрочем, в компании также обещают со временем разработать универсальный квантовый компьютер. Можно ожидать, что Mastercard постепенно будет брать на вооружение все лучшие разработки D-Wave и намерена держаться на острие прогресса.

В России начнут обучать квантовых инженеров

«Росатом» сообщает, что в новом учебном году в НИЯУ МИФИ запускается первая в России образовательная программа «Квантовый инжиниринг». Программа сформирована «с нуля» и учитывает интересы современной квантовой науки, которой нужны молодые кадры с фундаментальной научной подготовкой.

 Источник изображений: Pixabay

Источник изображений: Pixabay

В разработке программы курса принял участие Институт лазерных и плазменных технологий (Институт ЛаПлаз) МИФИ при поддержке СП «Квант» (Росатом) и научном сопровождении Российского квантового центра и МИАН имени В.А. Стеклова. Со второго курса студентов начнут привлекать к лабораторной и производственной практике на площадках НИЯУ МИФИ и организаций-партнеров.

«В образовательную программу входят такие дисциплины как квантовые вычислительные алгоритмы, топология, математическая статистика и машинное обучение, динамический хаос, квантовая сенсорика, квантовая оптика, лазерная физика, фотоника, линейная алгебра и др. Также от будущего квантового инженера требуется умение работать со специальным исследовательским оборудованием», — сообщается в пресс-релизе «Росатома».

«Росатому» отводится управляющая и координирующая роль в развитии квантовых технологий в России. В частности, «Росатом» работает над реализацией плана Правительства Российской Федерации по созданию в стране к 2024 году квантового компьютера на одновременно четырёх основных платформах: сверхпроводниках, холодных атомах и ионах, а также фотонах. Для работы со всем этим и для развития направления необходимы специально подготовленные кадры, которых в должном количестве сегодня явно нет.

Показана работа постквантовой криптографии на российском процессоре Baikal

Российский стартап QApp в ходе Петербургского международного экономического форума (ПМЭФ-2022) продемонстрировал работу алгоритмов так называемой постквантовой криптографии в системе на отечественном процессоре Baikal.

 Источник изображения: pixabay.com / geralt

Источник изображения: pixabay.com / geralt

Постквантовые криптографические алгоритмы основаны на специальном классе математических преобразований, инвертирование которых представляет большую сложность как для классических, так и для квантовых компьютеров. По сути, речь идёт о методах защиты информации, которые будут устойчивы к взлому при помощи квантовых вычислительных систем будущего.

Компания QApp представила на ПМЭФ-2022 пакет специализированного программного обеспечения, адаптированный для работы на компьютере с процессором Baikal-M. Отмечается, что впервые реализованы и протестированы алгоритмы постквантовой криптографии на платформе с архитектурой Arm.

 Источник изображения: pixabay.com / Gerd Altmann

Источник изображения: pixabay.com / Gerd Altmann

«Подобные кейсы практически отсутствуют на российском рынке, однако именно они наглядно демонстрируют высокий показатель готовности российского аппаратного и программного обеспечения к интеграции передовых технологий в индустрию. Мы создали серьёзный задел на пути перехода информационных систем государства и бизнеса на квантово-устойчивые решения», — заявляет QApp.

Как отмечает ТАСС, QApp уже получили сертификат совместимости с устройствами на процессорах Bakal-M: персональными компьютерами, серверными решениями, промышленными системами и сетевым оборудованием.

Представлено краткое руководство по основам программирования квантовых компьютеров

Специалисты Лос-Аламосской национальной лаборатории по заказу Министерства энергетики США создали и выложили в открытый доступ краткое руководство по основам программирования квантовых компьютеров. Руководство ориентировано на программистов, желающих войти в мир квантовых вычислений. В документе подробно рассмотрены как принципы работы квантового «железа», так и 20 популярных квантовых алгоритмов.

 Квантовый компьютер IBM Q System One. Источник изображения: IBM

Квантовый компьютер IBM Q System One. Источник изображения: IBM

Руководство в формате PDF на английском языке можно скачать по этой ссылке на этой странице. Среди 20 рассмотренных алгоритмов есть такие основополагающие, как алгоритм Гровера для поиска в базах данных и многого другого, и алгоритм Шора для факторизации целых чисел. Чтобы связать алгоритмы с квантовым «железом», в руководстве разъясняется их реализация на 5-кубитовом квантовом компьютере IBMQX4 компании IBM и других системах. В каждом случае авторы обсуждают результаты реализации и объясняют различия между симулятором и запуском на реальных аппаратных платформах.

«Написание квантовых алгоритмов радикально отличается от написания программ для классических вычислений и требует некоторого понимания квантовых принципов и математики, лежащей в их основе, — сказал Андрей Юрьевич Лохов, учёный из Лос-Аламосской национальной лаборатории и ведущий автор недавно опубликованного руководства в ACM Transactions on Quantum Computing. — Наше руководство поможет квантовым программистам начать работу в этой области, которая будет развиваться по мере того, как всё больше и больше квантовых компьютеров с всё большим количеством кубитов будут становиться обычным делом».

Первый раздел руководства охватывает основы программирования квантовых компьютеров, объясняя кубиты и системы кубитов, фундаментальные квантовые концепции суперпозиции и запутанности, а также квантовые измерения, прежде чем перейти к более глубокому материалу унитарных преобразований и вентилей, квантовых схем и квантовых алгоритмов.

Раздел о квантовом компьютере IBM охватывает набор вентилей, доступных для алгоритмов, фактические физические реализованные вентили, способы соединения кубитов и источники шума (ошибок). В другом разделе рассматриваются различные типы квантовых алгоритмов. После этого руководство углубляется в 20 выбранных алгоритмов с постановкой задачи, описанием и шагами по реализации каждого из них на квантовой платформе IBM или, в некоторых случаях, на других компьютерах.

Заканчивается материал обширным списком ссылок на связанные работы с углублённой подачей информации по теме. Кто интересуется, не пропустите.

NVIDIA хочет объединить классические и квантовые компьютеры — нужны быстрый интерфейс и удобная модель программирования

NVIDIA продвигает идею объединения элементов квантовых и классических компьютеров для ускорения вычислений. В частности, компания работает над внедрением своих ускорителей вычислений на графических процессорах (GPU) в квантовые системы, а также над упрощением создания квантовых алгоритмов. И сегодня NVIDIA анонсировала новые шаги на этом пути.

Компания NVIDIA некоторое время назад представила набор инструментов cuQuantum, который позволяет моделировать работу алгоритмов для квантовых процессоров на графических процессорах NVIDIA A100, а точнее на их тензорных ядрах. Это упростило вход в мир квантовых вычислений. cuQuantum, в частности, доступна всем желающим в составе облака AWS. Теперь NVIDIA намерена объединить квантовые и классические системы.

Для этого NVIDIA хочет создать интерфейс с малой задержкой, который позволит связать её ускорители вычислений и квантовые процессоры (QPU). Это позволит квантовым компьютерам использовать мощный потенциал параллельных вычислений GPU для решения классических задач. В частности, предлагается задействовать их для оптимизации схем, калибровки и исправления ошибок. Графические процессоры могут сократить время выполнения этих задач и уменьшить задержку при связи между классическими и квантовыми компьютерами, которая является основным узким местом для современных гибридных квантовых систем.

Также NVIDIA считает, что отрасли квантовых вычислений нужна унифицированная модель программирования с эффективными и простыми в использовании инструментами. Сегодня для программирования QPU исследователи вынуждены использовать квантовый эквивалент низкоуровневого ассемблерного кода, что находится за пределами возможностей многих учёных. Кроме того, сейчас нет единой модели программирования и компилятора, которые позволили бы выполнять один и тот же алгоритм на любом QPU.

NVIDIA намерена предложить набор инструментов, который позволит учёным легко воплощать свои квантовые алгоритмы сначала на смоделированных QPU, а затем на реальных. Для этого нужен компилятор, позволяющий работать в обеих средах. Благодаря сочетанию инструментов для моделирования квантовых вычислений на GPU, а также унифицированной модели программирования и компилятора, исследователи получат возможность приступить к созданию гибридных квантовых центров обработки данных, считает NVIDIA.

Учёные показали настоящую квантовую телепортацию: «как в научно-фантастических фильмах»

Группа учёных из Делфтского технического университета в Нидерландах представила основу для квантового интернета — телепортационный ретранслятор для непрямой передачи квантовых состояний на расстояние. В ходе эксперимента квантовое состояние было передано между двумя не связанными напрямую узлами сети без потери данных, что стало важным шагом на пути к созданию квантового интернета.

 Источник изображения: Ronald Hanson / Nature

Источник изображения: Ronald Hanson / Nature

Команда под руководством Рональда Хансона (Ronald Hanson) создала сеть из трёх узлов, каждый из которых представлял собой пару кубитов — одного для запоминания состояния, а второго для связи. За сохранение квантового состояния отвечал спин ядра атома углерода в алмазе — это был кубит «памяти», а спин электрона в каждой паре использовался для передачи квантового состояния другим узлам сети.

Затем спины электронов двух соседних напрямую соединённых узлов (В и C) были приведены в состояние квантовой запутанности. Это означает, что квантовое состояние одного кубита зависело от состояния другого. Запутанность ведёт к тому, что даже разнеся эти частицы далеко друг от друга, когда между ними отсутствует любое известное науке взаимодействие, квантовые состояния продолжают оставаться связанными. Например, измерение состояния одной из связанных частиц сразу же даёт информацию о состоянии другой и при этом происходит их разрушение.

Никаких проблем передать квантовое состояние между двумя соединёнными узлами не было. Учёные впервые воспользовались промежуточным узлом, чтобы подготовить запутанность и, затем, минуя прямую связь телепортировать запутанное состояние узлу A, который не был напрямую подключён к узлу ретранслятору C.

«Это действительно телепортация, как в научно-фантастических фильмах, — сказал Хансон в интервью New Scientist. — Состояние, или информация, действительно исчезает с одной стороны и появляется с другой, и поскольку оно не перемещается в пространстве между ними, [данные] также не могут потеряться».

В России запатентовали новую архитектуру квантового процессора

Группа учёных из Российского квантового центра получила патент на реализацию квантового компьютера на базе кудитов. Речь идёт о квантовых системах, которые могут одновременно находиться в более чем двух состояниях. Об этом пишет издание CNews со ссылкой на одного из соавторов патента, руководителя научной группы «Квантовые информационные технологии» Алексея Фёдорова.

 Источник изображений: Pixabay

Источник изображений: Pixabay

Новая архитектура квантового процессора позволит повысить мощность квантового компьютера на ионах, разработанного в 2021 году. На данный момент аналогичные разработки имеются только в арсенале учёных из США, Китая и Австрии. Действие патента распространяется на территорию России до 2040 года, но учёные планируют подать заявку на международную регистрацию.

Уникальность новой архитектуры заключается в том, что она предполагает использование кудитов, тогда как наиболее распространённая модель вычисления квантовых компьютеров базируется на кубитах (квантовые аналоги битов информации, способные помимо состояний 0 и 1 принимать всевозможные суперпозиции).

«Квантовые системы, в которых мы используем для вычисления атомы, ионы, частицы света, фотоны, позволяют нам кодировать информацию в гораздо большем количестве состояний. В этом состоит идея кудитов — многоуровневых квантовых систем, в которых 3-4 уровня и так далее. Мы придумали архитектуру квантового процессора, которая позволяет оптимально задействовать дополнительные уровни, чтобы имплементировать какой-либо квантовый алгоритм», — пояснил Алексей Фёдоров.

 Руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Алексей Фёдоров / Источник изображения: CNews

Руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Алексей Фёдоров / Источник изображения: CNews

Учёные создали два основных способа применения дополнительных уровней в архитектуре. Первый вариант предполагает использование кудита с четырьмя уровнями, который декомпозируют на несколько виртуальных кубитов. Второй вариант предполагает использование дополнительных уровней кудита в качестве промежуточных уровней для хранения информации. Они требуются в ходе квантовых вычислений как буферы для хранения информации, необходимой в ходе вычислений. При этом буфером становятся не отдельные кубиты, а дополнительные уровни внутри одного кудита.

Новая архитектура позволит учёным более плотно кодировать информацию в физических носителях, а также осуществлять реализацию более сложных квантовых алгоритмов. Это позволит повысить вычислительную мощность процессора квантового компьютера, за счёт чего операции будут выполняться быстрее. «Это шаг к дальнейшему масштабированию квантовых компьютеров, шаг к их практическому применению», — уверен господин Фёдоров.

Согласно имеющимся данным, новая архитектура уже опробована учёными Российского квантового центра и Физического института имени П.Н. Лебедева РАН. В конце прошлого года они разработали прототип квантового процессора, работающего на кудитах. Он должен стать основой универсального квантового компьютера с облачным доступом, который планируется построить к концу 2024 года. На его создание «Росатом» планирует выделить 23 млрд рублей до 2024 года.

IonQ представила прикладные квантовые компьютеры нового поколения — они заявлены как самые производительные в мире

Американская компания IonQ представила новые квантовые системы Forte, широкие поставки которых начнутся со следующего года. В новой системе стало ещё больше кубитов, точность работы которых также была повышена. По словам компании, IonQ Forte на сегодня являются самыми производительными квантовыми компьютерами в мире для решения прикладных задач. Квантовое «железо» настраивается под алгоритмы клиента и поэтому максимально оптимизировано.

 Источник изображения: IonQ

Источник изображения: IonQ

Предыдущее поколение квантовых систем IonQ Aria содержат по 20 алгоритмических кубитов. Оценка опирается на собственную метрику компании IonQ. Напомним, производители квантовых систем пока не договорились о единой метрике для измерения производительности и возможностей квантовых компьютеров. Компания IonQ предложила свой вариант в виде подсчёта так называемых алгоритмических кубитов, в основу которого были положены «типовые» алгоритмы, определённые Консорциумом квантового экономического развития (QED-C). По мнению IonQ, алгоритмические кубиты позволяют клиентам с высокой точностью предсказать производительность квантовых систем при выполнении тех или иных вычислений и, тем самым, выбрать для себя оптимальную конфигурацию.

Новое поколение систем IonQ Forte содержит 32 алгоритмических кубита, что более чем на 50 % превосходит возможности предыдущей платформы. Также новая платформа получила оптические системы в виде акустооптического дефлектора (AOD), которые позволяют динамически направлять лазерные лучи, управляющие квантовыми затворами, на отдельные ионы. Системы IonQ опираются на оптические ловушки ионов, в которых лазеры используются для установки и измерения квантовых состояний ионов (кубитов). В системе IonQ Forte улучшенная система управления лазерами способна адресовать до 40 отдельных ионных кубитов, и в настоящее время настроена на использование 31 из них.

 «Стеклянный» квантовый процессор IonQ. Источник изображения: IonQ

«Стеклянный» квантовый процессор IonQ. Источник изображения: IonQ

В целом AOD разработана для минимизации шума и преодоления колебаний в положении ионов, что улучшает точность в длинных цепочках захваченных ионов, а это имеет решающее значение для масштабирования квантовых компьютеров. Кроме того, ключевые параметры, включая конфигурацию кубитов и затворов, могут быть настроены в соответствии с потребностями пользователя, создавая действительно динамичную и гибкую систему. В будущем компания планирует перевести производство квантовых процессоров с кремния на стекло, что удешевит производство и облегчит масштабирование, но это уже другая история.

Южнокорейский оператор LG U+ запустил первую в мире PQC-линию, защищённую от взлома квантовыми компьютерами

Принадлежащий LG Electronics южнокорейский мобильный оператор LG U+ объявил о запуске первой в мире линии с «постквантовой криптографией» (PQC), способной защитить пользователей от атаки с помощью квантового компьютера, несоизмеримо более производительного, чем классические неквантовые варианты любого уровня.

LG U+ стала первым оператором в Южной Корее, запустившим PQC-сервис. Как сообщает Business Korea, соответствующая криптографическая технология в теории способна защитить информацию от атаки вычислительной системы даже в 10 млн раз производительнее среднестатистического суперкомпьютера. Она основана на сложных математических алгоритмах, на расшифровку которых уйдут триллионы лет — даже с помощью квантового оборудования.

Специализированная линия использует конфигурируемые оптические мультиплексоры ввода-вывода (ROADM), использующие PQC-технологии. Этот метод позволяет шифровать и дешифровать данные с помощью устойчивых к квантовым вычислениям криптографических ключей при передаче пользователем данных через защищённую линию.

Специализированная линия представляет собой канал, напрямую связывающий телекоммуникационную компанию и клиента. Она является B2B-сервисом и предназначена для компаний и государственных организаций, остро нуждающиеся в быстрой и, главное, безопасной связи.

Первый отечественный квантовый компьютер в Японии запустят через год

Власти Японии считают квантовые вычисления ключом к господству во всём мире. Квантовое шифрование невозможно будет взломать, а расчёты на квантовых системах экспоненциально превзойдут возможности классических компьютеров. Но всё это в будущем, а пока Япония остаётся на периферии гонки квантовых систем и поэтому нацелена улучшить своё положение в этой области с помощью целого ряда инициатив.

 Квантовый компьютер IBM Q System One. Источник изображения: IBM

Квантовый компьютер IBM Q System One. Источник изображения: IBM

Согласно последним планам «квантовых» программ властей Японии и причастных компаний, первый отечественный квантовый компьютер в стране будет запущен до конца марта 2023 года. Систему разрабатывает институт Riken. Можно предположить, что это будет либо решение на ловушках ионов, либо на основе сверхпроводящих кубитов, подобно предложению IBM в виде Q System One. Псевдоквантовые системы на эффекте квантового отжига уже выпускают компании Fujitsu и NEC. Эти разработки, похоже, не рассматриваются как кандидаты в настоящие квантовые системы.

Согласно прогнозам развития квантовых платформ в Японии, к 2030 году в стране будет порядка 10 млн пользователей этих платформ. Из ниоткуда специалисты не возьмутся, поэтому в стране созданы объединения и центры по воспитанию кадров и содействию исследованиям. Восемь центров были организованы в прошлом году, а вскоре к ним добавятся ещё два: один в университете Тохоку в Сендае на северо-восточном побережье Японии, где будет проводиться обучение персонала и поддержка исследований и разработок, а второй в Университете Окинавы, который станет центром для продвижения совместных исследований учёных со всего мира.

Квантовые компьютеры, возможности которых превосходят традиционные суперкомпьютеры, используются в различных областях, таких как разработка лекарств, новых материалов, искусственного интеллекта и коммуникаций нового поколения. В Японии в прошлом году был создан альянс Q-STAR из государственных организаций и компаний, в который, в том числе, вошли Toyota Motor, Hitachi и NTT. Альянс Q-STAR занимается изучением новых применений технологии, в чём пока мало кто преуспел. Впрочем, можно не сомневаться, в своих областях квантовые компьютеры обеспечат превосходство разработчикам и со временем они из мечты станут реальностью.

Кремний приближает квантовые вычисления — американские учёные добились высочайшей точности спиновых кубитов

Современные реализации квантовых компьютеров похожи на люстры из хрома, хрусталя и золота — выглядит богато, но с практичной точки зрения никуда не годится. Подобные конструкции не поддаются масштабированию и крайне дороги как при изготовлении, так и в эксплуатации. Более перспективными представляются ловушки ионов (атомов, имеющих заряд), а также спиновые кубиты, которые можно создавать из одиночных электронов.

 Источник изображения: Adam Mills, Princeton University

Источник изображения: Adam Mills, Princeton University

«Там, внизу, полно места», — говорил американский физик Ричард Фейнман о микроэлектронике. Спиновые кубиты на базе одиночных электронов представляется возможным масштабировать до тысяч и миллионов кубитов в одном квантовом процессоре, который не будет размерами с дом или занимать этаж и даже одну комнату. По этому пути, например, идёт компания Intel, другие компании и множество научных коллективов во всём мире. Каждая новая работа всё больше убеждает научный мир, что полупроводники и, в частности, кремний, дают надежду на появление квантовых процессоров на основе современной промышленной базы.

Новое исследование учёных из Принстонского университета показало, что оперирование спиновыми кубитами может достигать высочайшей точности, а именно — 99,8 %. Предыдущие работы показывали точность не выше 90 %, что сильно ограничивало квантовые расчёты и заставляло создавать сложные решения для компенсации погрешности. Физики из Принстонского университета создали схему, в которой пара электронов запутывалась и оставалась связанной в процессе операций над ними.

Благодаря системе электродов с помощью выверенных потенциалов учёные смогли сближать электроны в двух соседних квантовых точках и, тем самым, запутывать их — наделять одинаковой волновой (квантовой) функцией. Спины электронов действуют как магнитные диполи, выстраиваясь вдоль линий магнитного поля. Поскольку спин — это одна из квантовых характеристик электрона, он подчиняется законам квантовой физики. В данном случае, спин может находиться в состоянии суперпозиции — быть одновременно условными 0 и 1, что экспоненциально ускоряет расчёты.

Физики из Принстонского университета смогли на одном кремниевом устройстве подготовить пару таких кубитов, оперировать ими и считать состояния и всё это с невообразимой ранее точностью. Осталось только представить решение в большем масштабе, что, впрочем, потребует многих новых исследований.

Крупнейший банк Великобритании начнёт использовать квантовые технологии IBM

Банк HSBC объявил о сотрудничестве с компанией IBM для скорейшего внедрения квантовых вычислений в финансовую сферу. Возможности квантовых компьютеров банк планирует использовать в вопросах ценообразования и оптимизации портфеля, для устойчивого развития, оценки рисков и выявления мошенничества.

 Источник изображения: IBM

Источник изображения: IBM

В рамках соглашения банк HSBC присоединится к программе IBM Quantum Accelerator, что даст ему доступ к премиальному плану использования квантовых вычислительных систем IBM, включая анонсированный в конце прошлого года 127-кубитный процессор Eagle. Немаловажно и то, что специалисты IBM обладают внушительным «квантовым» опытом, который поможет развить и реализовать потенциальные квантовые сценарии использования банковских технологий.

Колин Белл (Colin Bell), главный исполнительный директор HSBC Bank и HSBC Europe, сказал: «Инвестируя в квантовые вычисления, мы внедряем инновации для будущего, чтобы сделать банковское дело проще для наших клиентов. Эта технология способна изменить то, как мы управляем подразделениями банка, решая задачи, которые классические компьютеры никогда не смогут решить в одиночку. Наша работа с IBM, ведущим поставщиком квантовых вычислений, имеет большое значение для использования этой потенциально революционной технологии в сфере финансовых услуг».

С помощью IBM банк будет повышать квалификацию своих сотрудников в области квантовых технологий согласно принятым программам обучения, а также активно нанимать научных специалистов в области квантовых вычислений, чтобы создать потенциал для развития. Считается, что квантовые компьютеры экспоненциально повышают производительность вычислительных систем. Банковская сфера не хочет остаться в стороне от подобных возможностей и заранее ищет им практическое применение.

Европейские учёные представили квантовый мемристор — он поможет создать искусственный интеллект на основе квантовой физики

Совместная работа итальянских и австрийских учёных обещает появление квантового искусственного интеллекта, сочетающего с квантовыми явлениями классические алгоритмы и схемы. Открытие способно изменить представление о возможностях ИИ, подкреплённых потенциально огромной мощью квантовых вычислителей. Простейшим элементом таких платформ обещает стать придуманный учёными квантовый мемристор — запоминающее устройство с квантовыми свойствами.

 Источник изображения: Equinox Graphics, University of Vienna

Источник изображения: Equinox Graphics, University of Vienna

Представленный в 2008 году компанией HP мемристор по своей сути является частным случаем резистивной памяти. Главной особенностью работы резистивной памяти является чётко выраженная петля гистерезиса и зависимость сигнала на выходе от предыдущего поведения системы. Подобную динамику поведения системы учёные из Венского университета, Национального исследовательского совета Италии (CNR) и Миланского политехнического института представили в оптической системе с распределением одиночных фотонов, что позволило заявить о создании квантового мемристора.

В экспериментальной системе с обратной связью поведение фотонов демонстрировало чётко выраженную гистерезисную петлю. Иными словами, поведение системы на выходе зависело от предыстории её поведения на входе. Вот только вместо электрических состояний условных 0 и 1 резистивной памяти квантовый мемристор оперировал квантовыми состояниями в суперпозиции. Тем самым классические нейронные сети для обучения ИИ можно собрать на основе квантовых мемристоров и запускать алгоритмы на основе передачи не электрических импульсов, а квантовых состояний со всеми вытекающими.

Работа об исследовании свободно открыта для прочтения в издании Nature Photonics. Перспективы у открытия огромны, но когда появится практическая реализация сказать сегодня невозможно.

Французы нацелились на создание гигантского квантового процессора размером с 200-мм пластину

Начинание компании Cerebras Systems живёт и процветает. Все мы помним о «царь»-процессоре из цельной 200-мм кремниевой пластины. Как оказалось, французская компания C12 Quantum Electronics совместно с институтом CEA-Leti тоже разрабатывает квантовый процессор масштаба одной пластины. Совместная работа проходит успешно и «полный первый прототип» будет представлен в 2024 году.

 Источник изображения: C12 Quantum Electronics

Источник изображения: C12 Quantum Electronics

За плечами французского исследовательского института CEA-Leti огромный опыт в разработке технологий классического производства полупроводников. Стартап C12 Quantum Electronics привнесёт в сотрудничество уникальные разработки в области создания кубитов на основе углеродных нанотрубок. Сочетание КМОП-технологий и инновационных находок обещает привести к появлению масштабируемых квантовых процессоров масштаба 200-мм пластины.

В основе кубитов компании C12 Quantum Electronics лежат бездефектные углеродные нанотрубки. Разработчики утверждают, что отсутствие дефектов многократно повышает точность квантовых операций и ведёт к массовому коммерческому производству квантовых процессоров и систем. В то же время кубит компании C12 Quantum Electronics представляет собой одиночный электрон, заключённый в вакууме в углеродную нанорубку, а его квантовые свойства заключены в такой характеристике как спин.

 Источник изображения: C12 Quantum Electronics

Источник изображения: C12 Quantum Electronics

Как видим, компания идёт по тому же пути, по которому идут компания Intel и другие, используя в качестве кубитов одиночные электроны или ионы в ловушках. Удивительной остаётся лишь та особенность, что C12 Quantum Electronics заявляет о разработке гигантского по размерам квантового процессора. Дождёмся результатов, интересно будет посмотреть. В конце концов, учёные из CEA-Leti за сомнительные проекты не берутся.

Добавим, в настоящее время партнёры сообщили об успешном создании цепей для калибровки кубитов, их контроля и считывания квантовых состояний. Работы будут продолжены до выпуска первого полного прототипа квантового процессора в 2024 году.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
CATL построит в Венгрии предприятие по выпуску тяговых аккумуляторов совокупной ёмкостью 100 ГВт·ч 7 ч.
В 2025 году BMW и Toyota могут наладить совместный выпуск машин на водородном топливе 21 ч.
Во Франции передумали разрабатывать вместе с Россией прибор для изучения Венеры 22 ч.
Конкурирующие спутниковые операторы OneWeb и Intelsat объединятся для подключения гражданских авиалиний 13-08 12:13
Сроки ожидания Tesla Model 3 Long Range в США растянулись до следующего года и компания приостановила приём заказов 13-08 07:35
Инвесторы оценили бизнес китайского производителя клонов AMD EPYC в $20,7 млрд 13-08 06:44
Названы предполагаемые характеристики графических процессоров будущих видеокарт Radeon RX 7000 13-08 06:06
США ужесточили контроль над экспортом технологий для производства передовых чипов 13-08 00:06
Macronix представила «вычислительную» флеш-память FortiX 12-08 22:48
Сроки поставок чипов для ЦОД слегка сократились, но общий дефицит всё ещё сохраняется 12-08 21:56