Какие вызовы стоят перед отечественной квантовой индустрией Ведомости

Ранее IonQ заключила партнёрское соглашение с Hyundai Motors для разработки аккумуляторов электромобилей с более продвинутыми характеристиками и создания системы распознавания объектов в её будущих автомобилях. А на днях IonQ объявила о доступности её системы IonQ на облачной платформе Microsoft Azure Quantum. Fujitsu впервые анонсировала платформу CaaS в апреле нынешнего года. В её состав входят квантовый симулятор Fujitsu Digital Annealer, платформа высокопроизводительных вычислений Fujitsu Cloud Service HPC, а также программные решения для ИИ и машинного обучения. Кроме того, предоставляются консультационные услуги CaaS Technical Consulting Services.

Основная ячейка квантового компьютера – квантовый бит, или, сокращенно, кубит (q-бит). Это квантовая частица, имеющая два базовых состояния, которые обозначаются 0 и 1 или, как принято в квантовой механике, и . Двум значениям кубита могут соответствовать, например, основное и возбужденное состояния атома, направления вверх и вниз спина атомного ядра, направление тока в сверхпроводящем кольце, два возможных положения электрона в полупроводнике и т.п. Физическая реализация квантовых компьютеров находится в стадии исследований и экспериментов, а развитие алгоритмов квантовых вычислений обеспечивается имитацией квантовых компьютеров с помощью устройств, лишенных квантовой природы. — моделирование квантовых систем — молекул и материалов (практическое применение — фармакология, средства защиты от биологического оружия), причем для решения таких задач достаточен «маломощный» квантовый компьютер с регистром до 100 кубит. Проблемам квантовых вычислений уделяется особое внимание также и в России.

Какие отрасли станут пионерами квантовых вычислений

Уже сейчас ученые моделируют жизненный цикл вирусов для того, чтобы лучше понять механизм их воздействия на организм, а следовательно, разработать способы лечения. В «железе» 0 и 1 реализованы в виде состояния транзистора на микросхеме, а носителем информации выступает подаваемое на него напряжение. Например, в микросхемах, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов, если напряжение от +0 до +0,8 вольта, то это значение «0», а если от +2,4 до +5,0 вольт — «1».

Свойство квантовых частиц быть одновременно во многих состояниях, называемое квантовым параллелизмом , успешно используется в квантовых вычислениях. И все же долгое время оставалось неясным, можно ли использовать гипотетическую вычислительную мощь квантового компьютера для ускорения решения практических задач. Но вот в 1994 году американский математик, сотрудник фирмы Lucent Technologies (США) П. Шор ошеломил научный мир, предложив квантовый алгоритм, позволяющий проводить быструю факторизацию больших чисел (о важности этой задачи уже шла речь во введении).

Примеры применения квантовых вычислений

Хотя китайская фирма Alibaba инвестирует в квантовые вычисления, она не анонсировала компьютеры с количеством кубитов (или любыми другими показателями качества), близким к компьютерам американских компаний. В отличие от США, почти все китайские инвестиции в квантовые вычисления, похоже, исходят от правительства, а не от частных компаний. Например, существует один из простейших квантовых алгоритмов Изинга, предназначенный для описания модели намагничивания материалов.

На сегодняшний день квантовые компьютеры и симуляторы функционируют только в лабораториях, и облачный доступ — единственный способ работы с ними для внешних заказчиков. Однако в перспективе использование облачной платформы также https://xcritical.com/ экономически более оправдано, чем приобретение дорогостоящего оборудования самостоятельно. Также в тройку наиболее перспективных платформ для реализации универсального квантового вычислителя входят ультрахолодные атомы.

Начало использования самого мощного квантового компьютера Honeywell

Один из величайших умов человечества никак не мог понять, как может быть так, что мы не можем четко определить состояние объекта. «Бог не играет в кости», — спорил Эйнштейн с Нильсом Бором и всей копенгагенской интерпретацией квантовой механики (теории, описывающей природу на масштабах микромира), утверждавшей, что в мире атомов все неопределенно. Все мы в каком-то смысле Эйнштейн, однако десятилетия экспериментов подтвердили, что сторонники копенгагенской интерпретации правы.

• Теоретически очень сложно предсказать, какой из краткосрочных алгоритмов окажется полезным.
• Это то, что объединяет эти устройства в единый класс – квантовые вычислители.
• Число городов, для которых эта проблема актуальна, продолжает расти и классическим компьютерам все труднее найти оптимальное решение.
• Таким образом, какое-то число кубитов занимается не вычислениями, а коррекцией ошибок.
• При этом квантовое состояние всей системы кубитов изменяется скачкообразно по определённому закону.
• Кстати, кроме нас свою дорожную карту развития квантовых вычислений сформировали и в Росатоме.

Однако отметил, что скоро он уходит на пенсию и событие произойдет до этого момента. Команда под руководством Тодда Холмдала, входящая в состав недавно созданной Microsoft AI и Research Group, будет работать как над аппаратной так и программной частями квантового инвестиции в квантовые технологии компьютера. Авторы новой работы продемонстрировали принципиальную возможность квантового распределения ключа между летящим самолетом и наземной станцией. Для приема и передачи сигнальных фотонов физики использовали пару моторизированных телескопов.

Квантовый интернет

А более долгосрочную перспективу мы видим в фармакологии, генетике, медицине и науках о жизни в широком смысле. Заказчики квантовых вычислений из числа крупных компанийОсобенность текущего этапа развития квантовых технологий и вычислений — тот факт, что в качестве клиента сюда пришел бизнес. Однако для достижения полезной вычислительной производительности, вероятно, понадобятся машины, состоящие из сотен тысяч кубитов. В середине июня 2022 года компания McKinsey опубликовала исследование, в котором говорится, что в мире квантовых вычислений все еще зарождающаяся область имеет потенциал для создания новых доходов в размере $80 млрд для предприятий различных отраслей. Это значит, что если есть физическая система, у которой два состояния — логический ноль и логическая единица, то существуют и произвольные суперпозиции — квантовое состояние физической системы в так называемом гильбертовом пространстве.

В апреле 2021 года ученые Московского физико-технического института создали первый в России квантовый процессор — интегральную схему на базе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. В текущем году российские ученые запатентовали архитектуру квантового процессора на основе кудитов, аналоги существуют в Китае и у компании Riggeti Computing. При этом российский компьютер использует собственный ионный принцип, в Китае применяют фотоны, а американцы из Riggeti — сверхпроводники.

Квантовые компьютеры (мировой рынок)

Кстати, все данные анонимны, так что о нарушении личного пространства можно не переживать. Мы понимаем, что это инструмент решения задач оптимизации и моделирования. Но, возможно, мы не видим того самого неожиданного и интересного применения, которое у него будет. Напомним, что в 2021 году исследователи РКЦ представили прототип ионного квантового процессора на кудитах (аналогах кубитов, способных одновременно находиться в более чем двух состояниях). В 2022 году учёные подтвердили значимость отечественных разработок, получив патент на архитектуру созданного процессора. Одно из важных применений квантовых компьютеров — физическое моделирование.

Применение квантовых вычислений

Также предполагается использовать для этого ускорители NVIDIA, установленные в мощнейших суперкомпьютерах мира. В долгосрочной перспективе Airbus планирует использовать квантовые алгоритмы для улучшения положения дел по другим направлениям, касающимся авиаперевозок, включая снижение расхода топлива, улучшение аэродинамики авиалайнеров и оптимизации маршрутов следования. «Оптимизация имеет решающее значение для достижения целей устойчивого развития авиации, — отмечает Airbus, — Мы рады изучить возможности IonQ, чтобы использовать потенциал квантовых вычислений для достижения этих целей».