Компания Microsoft совместно с разработчиком квантовых компьютеров Quantinuum сообщила о разработке методологии, которая позволяет значительно снизить частоту появления ошибок при исполнении квантовых алгоритмов. Новость, опубликованная Daily Telegraph, может означать поворотный момент в развитии этой новой технологии. Квантовые компьютеры открывают огромные перспективы для потенциально революционных секторов, таких как наука о климате и открытие лекарств. Поэтому применение квантовых компьютеров позволит улучшить риск-модели и ускорить обработку больших данных, рассказал квантовый энтузиаст, директор по цифровому развитию Делобанка Антон Семенников. Но время идет, новости о квантовых компьютерах с завидной периодичностью выходят в свет, а мир все никак не перевернется. Статья Квантовые компьютеры и сети в России, Российский квантовый центр (РКЦ), Квантовая коммуникационная платформа цифровой экономики, Квантовые технологии "Росатома", Квантовые технологии в РЖД, В ИТМО придумали, как увеличить время жизни.
Новый вид кубита стал самым идеальным вариантом для создания квантового компьютера
Устройство помещено в гладкий стеклянный корпус объемом 9 кубических футов. Компания собирается в 2023 году создать квантовый компьютер с 1121-кубитовым процессором. Долгосрочная цель — построить квантовую систему на миллион кубитов. Компания считает, что появление систем с 1000 кубитами снимет ограничения для коммерческого использования квантовых систем. Это самый мощный коммерческий квантовый компьютер в Европе, который имеет процессор в 27 кубитов. Систему будет использовать научно-исследовательский институт Фраунгофера. Контролируемые кубиты Intel в январе 2018 года объявила о поставке тестового квантового процессора с 49 кубитами под названием Tangle Lake. Но более интересна работа другого подразделения компании, которое пытается разработать кубиты из традиционного кремния.
Это открывает возможности для производства крошечных квантовых процессоров с миллионами кубитов, которые можно охлаждать почти до абсолютного нуля. Кстати, компания работает и над этим. Horse Ridge в будущем поможет масштабировать многокубитовые квантовые системы. Она занялась выпуском общедоступных 5-кубитных чипов.
Историк Марьяна Скуратовская Узнать больше Подпишитесь на ежемесячную рассылку новостей и событий российской науки! Самые интересные проекты, открытия и исследования, а также информация о конкурсах и мероприятиях в вузах и научных центрах России в одном удобном формате. Будьте в курсе событий Десятилетия науки и технологий!
К 2024 году ученые планируют увеличить число кубитов до 20. Подробнее об российских квантовых компьютерах вы можете прочитать в материале «Квантовое преследование». Нашли опечатку?
Квантовое преследование Александр Дубов В гарвардском квантовом симуляторе на холодных атомах 256 кубитов.
Учитывая эту жесткость, мы можем использовать многие уже существующие классические системы управления". Алмазные квантовые ускорители, работающие при комнатной температуре, могут стать еще одним компонентом для ПК, предлагая квантовые возможности, когда это необходимо. Мы создали, по сути, первый в Австралии суперкомпьютерный квантовый центр инноваций и организовали программу Pawsey Pioneer, в рамках которой промышленные и исследовательские группы могут использовать нашу квантовую операционную систему. Мы развернем в Pawsey первую в мире алмазную квантовую вычислительную систему комнатной температуры в 1 квартале 2022 года". Концепция Quantum Brilliance заключается в том, чтобы сделать кубиты легко интегрируемой системой для любого компьютера. Что-то вроде современных high-end видеокарт, производимых в массовых количествах для работы в широком спектре систем при низкой себестоимости. Тогда разработчики программного обеспечения смогут использовать традиционные вычисления там, где это выгодно, а квантовые - только там, где они наиболее эффективны. Это может быть в задачах, которые включают моделирование практически всего, что имеет атомарную структуру, проявляющую квантово-механическое поведение; Мэттингли-Скотт называет фармакологическую разработку лекарств, разработку электродов для батарей и производство энергии как области, где такое оборудование может оказать непосредственное влияние.
Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду
В этом компьютере кубиты (квантовые биты) генерируются с помощью сверхпроводящих электронных резонансных цепей. В России квантовый компьютер разрабатывается в рамках утвержденной дорожной карты по развитию квантовых вычислений, которую ведет Госкорпорация «Росатом». Российский квантовый центр (РКЦ) — это уникальная для России научно-технологическая организация, созданная по передовым международным моделям.
Что такое квантовый компьютер и как он работает
Проблема в паролях: сегодняшние компьютеры защищаются от своих современников, а на квантовых скоростях подбор любого ключа может стать тривиальной задачей. «Когда полнофункциональный квантовый компьютер на основе стабильных топологических кубитов станет доступным, те же самые алгоритмы будут обладать еще большей мощностью», – говорит Матиас Троер, главный исследователь Microsoft по квантовым вычислениям. Квантовые компьютеры позволяют решать некоторые задачи — например, моделировать молекулярные системы — значительно быстрее, чем самые мощные «классические» суперкомпьютеры. Смотрите видео онлайн «В России создали 16-кубитный квантовый компьютер» на канале «ТАСС» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 13 июля 2023 года в 19:56, длительностью 00:01:01, на видеохостинге RUTUBE.
В Китае создан 504-кубитный чип для квантового суперкомпьютера. На подходе 1000-кубитный
«В области производства квантовых компьютеров всё идёт в соответствии с графиком, 20 кубитов нам обещает Росатом показать в конце этого года. Чтобы этого избежать, выберите "Отмена" и войдите в аккаунт на компьютере. В Китае готовы запустить 504-кубитный квантовый суперкомпьютер и уже разработали 1000-кубитный. Квантовый компьютер больше напоминает красную ртуть (ссылка) конца ХХ века, нежели реальную перспективную разработку.
Как поиск масштабируемого квантового компьютера помогает в борьбе с раком
| В России появился 16-кубитный квантовый компьютер на ионах | «Пока в сфере создания квантовых компьютеров сложилась парадоксальная ситуация: сегодня предложено большое количество теоретических проектов, алгоритмов и принципов работы. |
| Искусственный интеллект, нейронные сети, квантовые компьютеры: AI Новости | Учёные из МФТИ разработали и протестировали сразу несколько квантовых компьютеров, которые обнаруживают ошибки в работе друг друга. |
| Япония ужесточит контроль экспорта полупроводников и квантовых технологий куда бы то ни было | Новая версия квантового компьютера IBM совершила очередной эволюционный шаг. Во время IBM Quantum Summit 2022 компания анонсировала квантовый процессор Osprey, включающий 433 квантовых бита. |
| Российский квантовый центр, ФИАН и «Росатом» представили 16-кубитный квантовый компьютер на ионах | Но впервые квантовый компьютер позволил замедлить химическую динамику с фемтосекунд до миллисекунд. |
| КНР предоставит облачный доступ к квантовому компьютеру мощностью 504 кубита | «В области производства квантовых компьютеров всё идёт в соответствии с графиком, 20 кубитов нам обещает Росатом показать в конце этого года. |
Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду
Поэтому применение квантовых компьютеров позволит улучшить риск-модели и ускорить обработку больших данных, рассказал квантовый энтузиаст, директор по цифровому развитию Делобанка Антон Семенников. Проблема в паролях: сегодняшние компьютеры защищаются от своих современников, а на квантовых скоростях подбор любого ключа может стать тривиальной задачей. Российский квантовый центр (РКЦ) — это уникальная для России научно-технологическая организация, созданная по передовым международным моделям. Специалисты Национальной квантовой лаборатории в 2021 году сообщили о создании прототипа квантового компьютера совместно с РКЦ и ФИАНом.
КНР предоставит облачный доступ к квантовому компьютеру мощностью 504 кубита
Его продемонстрировали в минувший четверг президенту России Владимиру Путину на Форуме будущих технологий. Как следует из материалов выставки, на этом компьютере с помощью облачной платформы запущен алгоритм моделирования молекулы. На сегодня это самый мощный квантовый компьютер в стране. Сейчас 16 кубитов есть на нескольких платформах, при этом наибольшую вычислительную мощность показывает ионный процессор. До конца 2024 года планируется увеличить число кубитов в отечественных вычислительных машинах до 50—100.
Нам надо, чтобы они двигались всегда одинаково, а сейчас они двигаются в течение большого промежутка времени — дня например, немного по-разному. С высокой достоверностью — В целом удается повысить достоверность? Мы далеко продвинулись, но последние проценты всегда самые сложные. Мы также увеличиваем время когерентности нашей системы, модернизируя систему компенсации магнитного поля вблизи иона. Добиваемся, чтобы магнитное поле было одинаковым и стабильным. Раньше мы для этого использовали катушки и прецизионные источники тока, сейчас переходим на постоянные магниты. Это тоже должно расширить спектр задач, которые мы сможем решать на нашем компьютере. Таким образом, мы модернизируем почти все компоненты компьютера и параллельно в соседней комнате собираем еще один. Обращаются с запросом много научных групп, но, к сожалению, большинству мы вынуждены отказывать, потому что стоим перед выбором: либо предоставить им компьютер, либо модернизировать его. И чаще выбираем модернизацию. Хотя бы примерно. Чтобы посчитать молекулу гидрида лития, запускается около 200 цепочек расчетов. Там довольно сложные алгоритм и постобработка. Каждую цепочку нужно запускать от 1 тыс. Кроме того, мы бы хотели провести научные исследования, чтобы масштабировать квантовые компьютеры. Для этого нужен третий компьютер, а лучше и четвертый. Мы сейчас работаем с трехмерными ловушками. А для того, чтобы делать компьютеры с числом кубитов больше 50, нужно обязательно работать с планарными, то есть плоскими ловушками на чипах. Это отдельное направление. У нас уже изготовлены первые ловушки в сотрудничестве с Московским институтом электронной техники. Это пока не полноценный компьютер, нам нужно тестировать ловушки, смотреть, как захватываются ионы, делать новые модели. Фактически это еще одна система.
Российский квантовый центр РКЦ и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, они планируют развивать квантовые вычисления на облачной платформе VK Cloud, рассказали в пресс-службе VK. Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud", - говорится в сообщении. Основным направлением сотрудничества станет формирование облачной среды, которая поможет ускорить инновации в области квантовых вычислений. К примеру, стороны смогут построить квантовый компьютер и запустить на нем ключевые квантовые механизмы в режиме реального времени.
Искусственный интеллект. С появление КК, искусственный интеллект шагнет далеко вперед. Теперь он сможет анализировать миллионы вариантов развития событий. Транспортная компания, осуществляющая доставку в десятки и сотни городов, сможет узнать оптимальный маршрут, чтобы сэкономить на расходах на топливо. Станет возможно путем сложных расчетов сбалансировать риски инвестиционных портфелей и предсказывать возможную волатильность. Снижение выбросов углерода в атмосферу с помощью открытия новых материалов. Нефтедобывающие компании моделируют месторождения и способы эффективной добычи. Способность квантовых компьютеров точно моделировать молекулярные реакции, вплоть до субатомного уровня, имеет огромное значение для всего, от открытия лекарств до создания нового поколения легких и долговечных аккумуляторных батарей. Большинство химиков, которые занимались традиционными лабораторными исследованиями, понимают, что часы, месяцы и даже годы могут быть потрачены на то, чтобы попытаться понять, как химические процессы происходят внутри колбы, и научиться контролировать их. Квантовые вычисления обещают ускорить все это. Некоторые задачи невозможно эффективно выполнить даже на самых мощных современных суперкомпьютерах. КК помогут открыть и синтезировать новые вещества. Которые заменят малоэффективные или вредные вещества используемые сейчас. Это может изменить все начиная от состава пластиковых пакетов до скорости зарядки электромобилей. С появлением сложных вычислений, появилась возможность моделировать взаимодействие сложных белковых молекул. Одна из главных проблем в поиске лекарств, это поиск веществ нейтрализующих вредоносные белки в нашем организме, так называемых ингибиторов. Для поиска нужных веществ, необходимо смоделировать вредоносный белок и смоделировать взаимодействие его с другими молекулами разных веществ. Для выявления полезных комбинаций необходимо создать сотни миллионов комбинаций взаимодействия. Сложные молекулы белков усложняют поиск лекарств. Но с появлением мощных квантовых компьютеров, человечество сможет найти все возможные ингибиторы вредоносных белков. Это может привести к открытию лекарств от ныне неизлечимых болезней. И сделать более эффективным лечение любых заболеваний. Используя КК будет сокращено время разработки лекарственных средств, многие лекарства разрабатывают в течении 5-10 лет. Использование технологий КК можно сократить время до 1-2 лет. Применение КК в фармакологии выведет нас на новый уровень в борьбе с заболеваниями.
18 самых интересных фактов о квантовых компьютерах
Эти задачи настолько сложны и требуют таких вычислительных мощностей, что современные технологии пока не в состоянии эффективно справляться с ними. Типичным примером может служить регулирование дорожного трафика в масштабе всего мегаполиса, выделение взлетно-посадочных полос в загруженных международных аэропортах или определении наилучшей очередности действий в сложных промышленных процессах с участием большого количества разнообразного производственного оборудования. Кроме вклада в работу Case Western Reserve для более быстрого и надежного обнаружения рака и других болезней квантовая команда Microsoft сотрудничает с Dubai Electricity and Water Authority , применяющей квантовые алгоритмы для расчета идеально сбалансированного распределения энергетических ресурсов по электросетям. Willis Towers Watson , являющаяся глобальным поставщиком консультационных и посреднических услуг и решений, также анализирует возможности квантовых алгоритмов Microsoft по улучшению сложных математических моделей, используемых компанией для расчета рисков и определения инвестиционных стратегий. Используя квантовые биты, так называемые топологические кубиты, исследователи Microsoft разработали данные алгоритмы как часть более глобальной инициативы по созданию самого стабильного и масштабируемого квантового компьютера в индустрии. По их словам, как только он будет создан, квантовая вычислительная платформа позволит ученым за считанные минуты производить вычисления, которые заняли бы у нынешних компьютеров миллиарды лет. Квантовые алгоритмы создают симуляции работы систем будущего, но в то же время могут быть запущены на существующих компьютерах уже сегодня. По мере прогресса в разработке квантового компьютера общего назначения, заинтересованные компании могут присоединиться к сети Microsoft Quantum Network , что дает им доступ к сервисам, также инспирированным квантовым подходом, работающим на Microsoft Azure и классическом аппаратном обеспечении, таком как процессоры CPU и GPU, а также матрицы FPGA.
Джулия Лав, директор по развитию квантового бизнеса Microsoft. Фото Марка Малиджана. Любой родитель знает, что достаточно приложить руку ко лбу ребенка и станет понятно, есть ли у него повышенная температура или нет. Однако принять правильное решение, что делать в этом случае — подождать и посмотреть на дальнейшее состояние, дать лекарство или незамедлительно вызвать неотложку — без термометра намного сложнее. Магнитно-резонансный отпечаток — это способ предоставить врачу интерпретацию МРТ с аналогичной степенью точности измерения по целому ряду свойств разных тканей. То есть врачу больше не придется полагаться только на свой опыт, иначе говоря, исходить из субъективной оценки на основе яркости или цвета конкретной зоны, и на глаз делать вывод, здорова ли ткань или там присутствует заболевание. Как заверяют ученые, этот метод уже используется в десятках медицинских исследовательких центров, но в ближайшие годы ожидается более широкое его распространение.
Магнитно-резонансный отпечаток, который, как было доказано, в 1,8 раз превосходит по эффективности сравнимый количественный МРТ-протокол, производит цифровые измерения свойств ткани по каждому пикселю на снимке.
Велосипед без руля Кубиты очень сложно контролировать, в процессоре их число невелико. Например, в квантовом компьютере Sycamore англ. Для работы процессора приходится поддерживать минимальную температуру - в лаборатории используется жидкий азот, который позволяет охладить устройство до минус 273 градусов Цельсия.
При этом чип с кубитами должен быть надежно защищен от всех видов излучений. В противном случае процессор будет работать некорректно. Это немало. Google в сентябре 2019 года объявил о том, что его 54-кубитный Sycamore достиг «квантового превосходства» - то есть сумел выполнить вычисления, которые не под силу транзисторным суперкомпьютерам.
Причем сделал это всего за 200 секунд, классическому компьютеру на это понадобилось бы 10 тысяч лет. Правда, коллеги из IBM тут же выступили со скептической публикацией о том, что это был лабораторный эксперимент, который имеет мало отношения к практическому применению. И классический суперкомпьютер на самом деле может справиться с такой же задачей не за 10 тысяч лет, а за 2,5 дня, причем точность вычислений будет намного выше. Поэтому о «квантовом превосходстве» пока говорить рановато.
Правда, оппоненты из IBM все-таки признают, что это была «отличная демонстрация прогресса». Ученые постоянно сталкиваются с критикой: якобы квантовые компьютеры - это такой велосипед без руля, на котором можно ехать только прямо, практическое применение таких разработок в реальном мире туманно. Но менеджер Лаборатории квантового искусственного интеллекта Google Хартмут Невен на это парирует: «Спутник тоже немногое умел. Он просто летел вокруг Земли.
Так и с квантовыми компьютерами, — чем выше будет надёжность кубитов, тем более сложные алгоритмы они смогут выполнять. Недавно мы с коллегами из МГТУ им. Баумана собрали другой, двухкубитный процессор, у которого кубиты имели время жизни около 100 микросекунд — это сопоставимо с американскими и китайскими сверхпроводниковыми квантовыми процессорами, которые в мире считаются наиболее продвинутыми. Почему вы до сих пор не числитесь среди лидеров? К примеру, нашему долгоживущему процессору не хватает примерно 50-100 кубитов. Микроволновое оборудование для управления квантовым процессором. Совсем недавно IBM презентовала 433-кубитный процессор, но подробные результаты пока не опубликованы. Чего же вам не хватает для того, чтобы сделать это? А не хватает как всегда «железа» и времени. Из-за того, что у нас все оборудование для опытов — импортного производства, нам приходится подолгу его ждать из-за рубежа, чтобы начать разрабатывать программы и проводить эксперименты.
За это время наши конкуренты шагают вперед семимильными шагами.
Такая суперпозиция позволяет процессору, состоящему из многих кубитов, делать параллельные вычисления за максимально короткое время, на несколько порядков превышающее возможности современных компьютеров. Кубиты из чистого алюминия на схеме они представлены крестиками нанесены на кремниевую пластину по соответствующему рисунку. Эта микросхема устанавливается в специальный держатель и там работает, если ее охладить до сверхнизких температур, порядка десятков милликельвинов.
Микросхема квантового процессора крестиками помечены места размещения кубитов Фото: МИСИС — Зачем им надо находиться при такой низкой температуре? Повышенная температура и загрязнения рядом с кубитом способны очень быстро приводить к потере информации. Для того чтобы он нормально работал, температура возле него должна быть близкой к абсолютному нулю. Чем дольше кубит способен хранить информацию, тем меньше ошибок получается в результате вычислений.
Мы привыкли, что обычные компьютеры практически никогда не делают ошибок, и работают строго в соответствии с заданной программой, однако еще несколько десятилетий назад это было не так. Так и с квантовыми компьютерами, — чем выше будет надёжность кубитов, тем более сложные алгоритмы они смогут выполнять. Недавно мы с коллегами из МГТУ им. Баумана собрали другой, двухкубитный процессор, у которого кубиты имели время жизни около 100 микросекунд — это сопоставимо с американскими и китайскими сверхпроводниковыми квантовыми процессорами, которые в мире считаются наиболее продвинутыми.