Теги → квантовые компьютеры
Быстрый переход

Китайские учёные научились запутывать фотоны с рекордной эффективностью, что кратно поднимет скорость квантового шифрования

Квантовое распределение ключей или квантовая криптография представляются абсолютно защищёнными от перехвата. Однако скорость генерации ключей, в основе чего лежит запутывание пар фотонов, всё ещё очень и очень низкая. Возможно, к прорыву на этом направлении подошли китайские учёные. Новый метод запутывания фотонов оказался намного эффективнее традиционного способа.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

В современном квантовом распределении ключей пару связанных фотонов получают с помощью так называемого спонтанного параметрического рассеяния, когда лазером «светят» на определённый кристалл. С небольшой вероятностью — один случай на десятки миллионов — пара фотонов связывается, что означает возникновение равенства их волновых функций. Будучи разнесёнными на большие расстояния, связанные фотоны продолжают «чувствовать» друг друга. Измерение состояния одного из них моментально сказывается на другом. Поэтому незаметно перехватить зашифрованный такими фотонами ключ невозможно — об этом сразу же становится известно.

В свежей статье в издании Nature Photonics команда исследователей из Университета науки и технологий Китая в юго-восточной провинции Аньхой сообщила, что смогла довести технологию гарантированного получения связанных пар фотонов до 27 %, что кратно превышает все известные до этого методы.

В основе предложенного способа лежит технология создания «суператома» — кластера из сотен обычных атомов, свойства которого повторяют свойства составляющих его атомов. Свой «суператом» учёные собрали из атомов рубидия. Поле этого один из атомов кластера доводили до возбуждённого состояния, известного как состояние Ридберга (ридберговские атомы). По мере накачки ридберговского атома энергией он увеличивался и начинал взаимодействовать с соседними в кластере атомами. Это проявлялось в том, что энергетические уровни соседних атомов смещались вплоть до возникновения состояния запутанности между одной из пар.

В серии экспериментов учёные добились генерации пар запутанных фотонов с эффективностью 27 %. В идеальных условиях, уверены исследователи, эффективность предложенного метода может достигать 100 %, что способно подтолкнуть науку как по пути развития квантовых вычислений, так и квантовой связи.

Учёные создали алгоритм для оценки производительности квантовых компьютеров, который позволяет «путешествовать во времени»

Группа учёных разработала алгоритм и методику оценки производительности квантовых компьютеров и квантовых систем на основе эффекта «антибабочки» (anti-butterfly). Из фантастических произведений мы знаем, что даже незначительные изменения в прошлом кардинально меняют будущее (пресловутый эффект бабочки). Учёные показали, что квантовая система может быть устойчивой к изменениям в прошлом.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

«Путешествовать во времени» в квантовых системах можно чисто условно. Речь идёт о работе систем с обратимой во времени динамикой. Иными словами, систему можно откатить до состояния «прошлого», доведя её сначала до состояния «будущего» или наоборот. В классической механике информация (во всём её многообразии) при таких переходах уничтожается. В квантовых системах, как выясняется, информация может сохраняться с некоторыми незначительными изменениями. Проще говоря, раздавив в прошлом случайно бабочку на полянке, главный герой не вернётся в совершенно новое и чужое будущее. Для квантовых систем почти ничего не изменится, сколько «бабочек» в прошлом ни раздави.

Разработали новый метод учёные Лос-Аламосской национальной лаборатории Бин Ян (Bin Yan), Николай Синицын и Джозеф Харрис (Joseph Harris). Метод определяет, сколько информации теряется из квантовой системы из-за декогеренции и сколько сохраняется благодаря скремблированию информации.

«Используя разработанный нами простой и надежный протокол, мы можем определить степень, в которой квантовые компьютеры могут эффективно обрабатывать информацию, и это применимо и к потере информации в других сложных квантовых системах», — сказал Бин Ян, квантовый теоретик из Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Скремблирование или обратимое преобразование цифрового потока с целью получения свойств случайной последовательности, что нужно, например, для шифрования, также используется для моделирования квантового поведения информации. К примеру, скремблирование широко используется для моделирования поведения чёрных дыр, из-за горизонта событий которых, как считается, ничто не может вернуться, но только не информация с учётом её квантовой основы.

«Наш метод, основанный на открытом нами два года назад квантовом эффекте "антибабочки", эволюционирует систему вперед и назад во времени за один цикл, поэтому мы можем применить его к любой системе с обратимой во времени динамикой, включая квантовые компьютеры и квантовые симуляторы с использованием холодных атомов, — сказал Ян. — Скремблирование информации посредством квантового хаоса распределяет информацию по всей системе, защищая её и позволяя её восстановить».

В обычных условиях через какое-то короткое время происходит декогенерация — по сути, любые шумы окружающей среды разрушают квантовые состояния кубитов и информация теряется. Скремблирование позволяет купировать эти процессы. Более того, предложенный алгоритм даёт количественную оценку о соотношении декогенерации и информации, что позволяет довольно точно оценить производительность квантовой системы и, фактически, ведёт к появлению очень и очень точного бенчмарка для оценки квантовых компьютеров, а это инструмент в совершенствовании данных платформ.

Команда из Лос-Аламоса продемонстрировала протокол с помощью моделирования на облачных квантовых компьютерах IBM. До них исследователи не могли однозначно отличать декогенерацию от скремблирования. Скажем так, природный хаос и хаос искусственный выглядели для учёных одинаково. Новый алгоритм устраняет этот пробел и открывает дорогу в будущее.

С практической точки зрения система работает следующим образом. Создаётся квантовая система с некоторой подсистемой. Алгоритм эволюционирует всю систему вперёд во времени, вызывает изменение в «будущей» подсистеме, а затем эволюционирует систему назад на такое же время. Информацию в будущей и настоящей подсистеме можно точно оценить, а перекрытие данных показывает, сколько информации было сохранено скремблированием и сколько потеряно из-за декогеренции. Работа опубликована в издании Physical Review Letters и доступна только по подписке.

Израиль создаст квантовый компьютер на голландских процессорах, британской памяти и американской архитектуре

Стартовала Национальная квантовая инициатива Израиля (INQI), в ходе реализации которой в стране создадут центр квантовых разработок и первый квантовый компьютер. Решающий вклад в создание квантового вычислителя в Израиле внесут компании из-за рубежа, хотя координировать и развивать проект будет стартап из Тель-Авива — компания Quantum Machines.

 Soprano QPU. Источник изображения: QuantWare

Soprano QPU. Источник изображения: QuantWare

Ожидается, что Центр квантовых вычислений с системой из 50 кубитов начнёт работать через год-полтора. Важнейшей особенностью израильского квантового компьютера станет то, что это будет гибкая и модернизируемая система, которая не будет опираться на какую-то одну технологию. В системе постепенно будут реализованы самые передовые находки в области квантовых вычислителей, а количество кубитов будет постоянно увеличивать до сотен и тысяч.

Стартап Quantum Machines — лидер проекта INQI — самостоятельно не ведёт разработку квантовых процессоров. Компания специализируется на разработке аппаратной и программной инфраструктуры, необходимой для работы квантовых систем. Это снова подчёркивает, что израильская квантовая система будет гибкой и живой — в ней всё можно будет поменять и проверить лучшие решения.

В израильский квантовый консорциум вошёл местный оборонный производитель электроники компания Elbit Systems, нидерландский производитель квантовых процессоров компания QuantWare, разработчики технологии квантовых вычислений на основе охлажденных атомов компания ColdQuanta и британская компания ORCA Computing, создавшая технологию фотонной квантовой памяти.

«Подход с открытой архитектурой, который используют Quantum Machines и наши ведущие мировые партнеры по консорциуму, обеспечит совместимость с квантовыми технологиями будущего», — сказал соучредитель и генеральный директор Quantum Machines Итамар Сиван (Itamar Sivan). А чтобы проект начал воплощаться в жизнь, Управление инноваций Израиля выделит на работы сумму в эквиваленте $58 млн.

Разработан первый в мире компьютерный чип, который передаёт данные звуковыми волнами вместо электронов

Учёные из Гарвардского университета разработали первый в мире компьютерный чип, который передаёт и обрабатывает данные с помощью звуковых волн, а не потоков электронов. Новшество может найти применение как для классических компьютеров, так и для квантовых.

 Источник изображения: Linbo Shao/Harvard SEAS

Источник изображения: Linbo Shao/Harvard SEAS

Сегодня данные в процессорах передаются и обрабатываются либо с помощью электрического тока (электронами), либо с помощью импульсов света (фотонами). Использование звуковых колебаний для передачи данных ближе к оптической передаче, но имеет свои особенности. Главным преимуществом акустического сигнала учёные считают способность намного сильнее взаимодействовать с системой, чем это могут фотоны. Например, звук может снизить вероятность ошибок или повысить энергоэффективность решений.

В то же время скорость распространения звука в материале ниже, чем для электромагнитных волн на той же частоте. Очевидно, необходимо будет искать компромисс, подчёркивая плюсы и нивелируя недостатки. В любом случае, появился новый путь для микроэлектроники, а кто и как им воспользуется — это отдельный вопрос.

«Акустические волны перспективны как носители информации на кристалле для квантовой и классической обработки информации, но разработка акустических интегральных схем была затруднена невозможностью управлять акустическими волнами с малыми потерями и масштабируемым способом, — сказал Марко Лонкар (Marko Loncar), профессор электротехники и ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Nature Electronics. — В этой работе мы показали, что можем управлять акустическими волнами на интегрированной платформе из ниобата лития, что еще на один шаг приближает нас к акустической интегральной схеме».

Фактически учёные создали только один компонент потенциального акустического чипа — электроакустический модулятор на кристалле. Предыдущие акустические устройства были пассивными. Изобретение американских учёных добавляет в инструмент проектировщиков чипов электронные цепи для активного управления звуковыми волнами как носителями цифровой информации. Модулятор применяет электрическое поле для управления фазой, амплитудой и частотой звуковых волн. В некотором роде это можно считать аналогом транзистора в современной электронике. Пожалуй, такого ещё не было. Но во что выльется это изобретение остаётся только догадываться.

Канада запретила продажу квантовых компьютеров и других современных технологий в Россию

Власти Канады продолжают курс на ограничение поставок в Россию передовых технологий. Местным правительством принят очередной санкционный антироссийский пакет, запрещающий экспортировать в страну квантовые компьютеры и современные производственные технологии, материалы и программное обеспечение.

 Источник изображения: Anton Maksimov 5642.su/unsplash.com

Источник изображения: Anton Maksimov 5642.su/unsplash.com

Как сообщает Habr, заявление о новом пакете антироссийских санкций опубликовано на сайте администрации премьер-министра страны Джастина Трюдо (Justin Trudeau). Опубликован список запрещённых к экспорту технологий, включая ранее попавшие под ограничения технологии, ознакомиться с которым можно здесь.

В перечень входят не только квантовые компьютеры, но и телекоммуникационное оборудование, микросхемы, навигационное оборудование, традиционные компьютеры и комплектующие, а также инструментарий для тестирования электроники и другие высокотехнологичные разработки.

Помимо решений, экспорт которых уже запрещён ранее, новый пакет санкций добавляет в перечень:

  • всевозможные виды оборудования и компонентов, предназначенных для квантовых компьютеров, квантовой электроники различного назначения вообще, квантовых радиолокационных систем;
  • криогенные установки, позволяющие поддерживать температуру ниже 1,1 К в течение 48 часов или более, криогенное оборудование и компоненты;
  • оборудование для создания сверхвысокого вакуума (Ultra-high vacuum, UHV);
  • производственное оборудование;
  • микроскопы, сопутствующее оборудование и детекторы;
  • оборудование для декапсуляции;
  • металлические порошки (чистые или сплавы);
  • фотоприёмники с высокой квантовой эффективностью — более 80% в диапазоне волн от 300 нм до 1700 нм;
  • программное обеспечение для разработки, производства или использования систем, оборудования и компонентов;
  • программное обеспечение для создания цифровых двойников продуктов аддитивного производства или для определения надежности продуктов аддитивного производства;
  • технологии для разработки, производства или использования систем, оборудования, компонентов или ПО для всего вышеназванного.
 Источник изображения: Michael Dziedzic/unsplash.com

Источник изображения: Michael Dziedzic/unsplash.com

Новые ограничения коснулись и отдельных представителей российского бизнеса, включая 6 физических лиц и 46 компаний, так или иначе связанных с военно-промышленным комплексом России, включая научно-исследовательские институты, авиазаводы, научно-производственные комплексы, конструкторские бюро и военные корпорации.

Ограничения коснулись и Беларуси — по данным РИА «Новости», Канада запретила экспортировать в страну передовые технологии и товары, которые можно использовать в производстве вооружений, а также экспорт и импорт предметов роскоши.

Австралийская компания представила первую в мире квантовую интегральную схему

Австралийцы сообщили о значительном прогрессе в деле разработки квантовых компьютеров. На основе почти 20-летнего багажа научных работ австралийских коллективов молодая компания из Австралии — Silicon Quantum Computing (SQC) — смогла создать первую в мире квантовую интегральную схему. Чип способен моделировать поведение всего одной молекулы — полиацетилена, но делает это намного лучше классических компьютеров.

 Источник изображения: SQC

Источник изображения: SQC

Компания Silicon Quantum Computing была создана в 2017 году при участии, в том числе, Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW), учёные которого далеко продвинулись в разработке кремниевых кубитов. На старте Silicon Quantum получила 83 млн австралийских долларов на покупку интеллектуальной собственности австралийского центра квантовых разработок — Centre of Excellence for Quantum Computation and Communications Technology (CQC2T), чем с успехом воспользовалась.

Созданный и произведённый на предприятии в Сиднее квантовый процессор компании SQC — это аналоговое решение для моделирования квантовых состояний молекул. О настоящем квантовом процессоре с возможностью корректировать ошибки компания пока только мечтает. Но даже симулятор молекул обещает прорыв для этой области, когда производство таких чипов будет налажено в коммерческом масштабе.

Квантовый симулятор химических соединений поможет открыть необычные материалы и вещества для фармацевтики и промышленности. Сейчас мы даже не можем представить себе, какими свойствами будут обладать эти материалы, ведь на обычном компьютере подобные расчеты либо невозможны, либо будут длиться годами, столетиями и даже дольше по мере усложнения соединений.

«Это большой прорыв, — сказал основатель SQC, Мишель Симмонс AO (Michelle Simmons AO). — Современные классические компьютеры с трудом справляются с моделированием даже относительно небольших молекул из-за большого количества возможных взаимодействий между атомами. Разработка SQC технологии схем атомного масштаба позволит компании и её клиентам построить квантовые модели для целого ряда новых материалов, будь то фармацевтические препараты, материалы для батарей или катализаторы. Пройдёт совсем немного времени, и мы сможем приступить к реализации новых материалов, которые никогда не существовали ранее».

Для создания первой квантовой интегральной схемы SQC потребовалась реализация трёх отдельных технологий. Во-первых, требовалось создать настолько маленькие атомарного размера элементы, чтобы их энергетические уровни выровнялись, и электроны могли легко проходить через них. Во-вторых, необходимо было реализовать возможность настройки энергетических уровней каждого элемента в отдельности, а также всех элементов вместе, чтобы управлять прохождением квантовой информации.

Наконец, важно было научиться контролировать расстояние между элементами с точностью менее нанометра, чтобы элементы оставались достаточно близко друг к другу, но это не мешало бы квантовому когерентному переносу электронов по цепи. Все три технологические задачи были успешно решены и, как подчёркивают разработчики, это произошло на два года раньше запланированного срока.

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.

D-Wave представила прототип квантового компьютера на 7000 кубитов — ускорить разработку помог подход «тик-так» от Intel

Компания D-Wave представила прототип квантового компьютера Advantage 2. Через год–два система начнёт продаваться и в базовой конфигурации обеспечит доступ к 7000 кубитам, тогда как современная система D-Wave Advantage обеспечивает доступ к 5000 кубитам. Ускорить разработку новой системы помог подход компании Intel, известный как «тик-так», когда разработка архитектуры и техпроцесса разнесены по двум разным этапам. И это сработало.

 Источник изображения: D-Wave

Источник изображения: D-Wave

В основе компьютера Advantage 2 лежит новая топология соединения кубитов под названием Zephyr. Она идёт на смену топологии Pegasus. Именно в этой смене лежат значительные улучшения, которые поднимут производительность квантовых платформ канадского разработчика. Топология Pegasus позволяла связать одновременно 15 кубитов, тогда как топология Zephyr связывает одновременно 20 кубитов, что повышает производительность вычислений.

Также увеличение числа одновременно связанных кубитов позволяет уменьшить число входов для данных и сократить цепочки пересылаемых данных. В совокупности это ведёт к снижению числа ошибок и к повышению вероятности получения правильного ответа. Правда, прототип Advantage 2 содержит всего 500+ кубитов и не может пройти полноценное сравнение по производительности с действующей машиной Advantage с 5000 кубитами. Однако ряд тестов подтверждают, что Advantage 2 справляется с задачами быстрее и с меньшей вероятностью ошибок.

Компания D-Wave решила предоставить ранний доступ к прототипу Advantage 2 через собственный облачный сервис. Мотивом для этого стала «быстрая разработка новой платформы», что поможет клиентам компании полноценно встретить новый инструмент в 2023 или 2024 году, когда он поступит в продажу. Ускорить разработку помог переход на широко разрекламированный компанией Intel подход «тик-так», когда внедрение новой архитектуры чередуется с внедрением нового техпроцесса. В D-Wave признались, что переход оправдал себя «с первой попытки».

Остаётся напомнить, что квантовые компьютеры D-Wave опираются на так называемый квантовый отжиг или методику поиска оптимального решения из неупорядоченной выборки данных. Процессоры компании используют полупроводниковые кубиты при сверхнизких температурах. Универсальные квантовые компьютеры на таком принципе не построишь. Для этого предложены схемы с квантовыми вентилями или затворами. В октябре прошлого года D-Wave призналась, что также приступила к разработке универсальной квантовой вычислительной платформы на основе вентилей, но подробностей до сих пор нет. Они могут появиться осенью этого года на конференции Qubits 22. Тогда же компания подробнее расскажет о платформе Advantage 2.

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.

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.

Учёные предложили идеальный квантовый компьютер — его основой станет охлаждённый до состояния «камня» неон

Учёные значительно разошлись во взглядах на идеальный квантовый компьютер. За его основу предлагают брать сверхпроводящие кубиты, оптические ловушки и атомы (ионы) в различных условиях, а также ловушки для электронов в полупроводниках и не только. Всё это вместе и по отдельности серьёзно изучается свыше 20 лет, но идеального решения как не было, так и нет. Возможно, основой для идеального кубита станет охлаждённый до твёрдого состояния неон.

 Источник изображения: Dafei Jin/Argonne National Laboratory

Источник изображения: Dafei Jin/Argonne National Laboratory

В свежей статье в журнале Nature группа специалистов под руководством Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США объявила о создании новой платформы для формирования кубитов (квантовых битов). За основу платформы учёные взяли чистый нейтральный газ неон, который охладили до твёрдого состояния. Нейтральность и чистота неона гарантировали высочайшую степень помехозащищённости кубита от внешних воздействий и, следовательно, его устойчивость — способность достаточно долго сохранять квантовые состояния.

В качестве собственно кубита учёные использовали электрон. Электрон испускался обычной нитью лампочки накаливания при нагреве и попадал на поверхность охлаждённого неона, где захватывался в ловушку. На изображении выше вольфрамовая нить испускает электроны, которые захватываются (красным) охлаждённым до твёрдого состояния неоном. Схема управляется сверхпроводяшей цепью под кубиком неона. Синим показано квантовое состояние электрона на поверхности неона (волновая функция в представлении художника).

В серии опытов учёные показали, что одиночный электрон на твёрдом неоне достаточно долго сохранял состояние суперпозиции — время когерентности оказалось сравнимо с теми вариантами кубитов, которые находятся в разработке свыше 20 лет. Иными словами, новая платформа на старте показала себя очень и очень перспективной. Другой вопрос: станет ли она основой для идеальных кубитов? На это учёные будут искать ответ в новых исследованиях.

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.

IonQ и Hyundai Motor будут применять квантовые технологии для классификации изображений и распознавания 3D-объектов

Один из лидеров в области квантовых вычислений, компания IonQ, анонсировала новый проект сотрудничества с Hyundai Motor Company. Проект предусматривает использование квантового машинного обучения для классификации изображений и распознавания трёхмерных объектов транспортными средствами будущего.

 Источник изображения: IonQ

Источник изображения: IonQ

Классификация изображений и распознавание 3D-объектов являются основополагающими шагами для совершенствования транспортных средств, включая автономные автомобили. Вместе компании намерены повысить функциональность подобных систем с помощью более эффективного машинного обучения квантовых компьютеров — те потенциально способны обрабатывать невообразимые объёмы данных, намного быстрее и качественнее, чем классические системы.

IonQ уже добилась больших успехов в классификации 43 типов дорожных знаков с использованием собственных квантовых мощностей, следующим шагом станет комбинация квантового машинного обучения с тестовой средой Hyundai и воспроизведение разнообразных сценариев, возможных в реальном мире.

В рамках проекта IonQ и Hyundai намерены найти квантовым технологиям более широкое применение — например, помимо дорожных знаков, будут распознаваться и трёхмерные объекты вроде пешеходов и велосипедистов. За обработку данных будет отвечать новейший квантовый компьютер IonQ Aria.

Ранее компании уже заключили соглашение, согласно которому IonQ и Hyundai будут использовать квантовые технологии для разработки более производительных, дешёвых и безопасных литиевых аккумуляторов для электромобилей.

Intel объявила о готовности к массовому производству квантовых процессоров на кремниевых кубитах

Компания Intel совместно с нидерландским исследовательским центром QuTech добилась промышленного уровня производства квантовых процессоров на кремниевых кубитах. Прорыв совершён на предприятии компании Intel D1 в Хиллсборо, штат Орегон. Процессоры производятся с использованием классических КМОП техпроцессов на 300-мм подложках с высочайшим уровнем выхода годных чипов — более 95 %.

 Источник изображения: Intel

Источник изображения: Intel

С каждой пластины получается до 10 тыс. квантовых процессоров — этого хватит для удовлетворения любых нужд в новинке. Компания не уточняет, сколько кубитов в составе процессора и как он организован (линейный массив или объёмный). Ранее Intel на заводе D1 в Хиллсборо выпускала процессоры из одного и двух кремниевых кубитов и планировала представить 7- и 17-кубитовые сборки.

Квантовые процессоры Intel и QuTech выпускаются на изотопно-чистых кремниевых пластинах. На роль кубитов выбраны электроны, спины которых (собственный момент импульса) находятся в состоянии квантовой суперпозиции. Спины одновременно ориентированы во всех направлениях и могут быть с определённой вероятностью идентифицированы как 1, 0 и все промежуточные состояния, что экспоненциально ускоряет определённые расчёты.

Компания Intel вместе со специалистами QuTech уже показала способность предложенных партнёрами квантовых процессоров выполнять произвольные алгоритмы, что обещает появление универсальных квантовых компьютеров.

«Квантовые вычисления способны обеспечить экспоненциальную производительность для определённых приложений в области высокопроизводительных вычислений, — сказал Джеймс Кларк (James Clarke), директор по квантовому оборудованию Intel. — Наше исследование доказывает, что полномасштабный квантовый компьютер не только достижим, но и может быть произведён на современной фабрике по производству чипов».

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Китайские IT-гиганты раскрыли местным властям секретные алгоритмы, отвечающие за работу TikTok, WeChat и других приложений 2 ч.
Apple будет показывать больше рекламы в iPhone — доход от рекламного бизнеса планируется увеличить в 2,5 раза 3 ч.
В файлах ПК-версии Marvel’s Spider-Man обнаружили упоминания мультиплеера 3 ч.
Российская команда Team Spirit выиграла турнир PGL Arlington Major 2022 и заработала путёвку на The International 2022 3 ч.
Три протагониста, лечебный кристалл и боевые QTE: правительство Сингапура рассекретило свежие детали New Tales from the Borderlands 4 ч.
Биткоин стал дороже $25 тыс. впервые с июня 4 ч.
В новом твите Кодзимы углядели указание на скорый анонс 5 ч.
Утечка: PS4-версия приключения Shin-chan: Me and the Professor on Summer Vacation выйдет на следующей неделе 6 ч.
Electronic Arts отключит серверы двух Command & Conquer и Mercenaries 2 в ближайшие месяцы 6 ч.
Список показов церемонии открытия gamescom 2022 пополнился ещё тремя играми, включая Return to Monkey Island 6 ч.