Лого Сделано у нас
112

Российский квантовый компьютер на сверхпроводниках впервые выполнил двухкубитный алгоритм

 © phototass1.cdnvideo.ru

Российские ученые впервые показали двухкубитный алгоритм Гровера на сверхпроводниковом квантовом компьютере, который разрабатывается в РФ консорциумом научных институтов. Об этом сообщили в пресс-службе Фонда перспективных исследований (ФПИ).

«В рамках проекта ФПИ российским ученым впервые удалось продемонстрировать квантовый алгоритм Гровера. Успешный эксперимент был проведен на созданном ранее прототипе элементарного квантового сверхпроводникового процессора», — говорится в сообщении.

По словам члена-корреспондента РАН Юрия Махлина, демонстрация двухкубитных квантовых операций вслед за однокубитными, их достаточно высокая надежность и скорость — важное достижение в развитии квантово-информационных систем.

«Эти результаты достигнуты объединенными усилиями ведущих российских научных групп, работающих в области сверхпроводниковых квантовых технологий. Можно сказать, что их современная работа позволила всего за несколько лет создать базовую технологию для развития квантовых вычислений в России и обеспечить отечественной науке конкурентоспособность в этой обрасти. По отдельности участвующим группам не удалось бы продвинуться так далеко», — рассказал ученый.

Сегодня в России точность однокубитных операций превысила 99%, точность двухкубитных — 80%, что позволило продемонстрировать на двухкубитной схеме настоящий квантовый алгоритм Гровера — решение задачи перебора. Алгоритм Гровера может стать основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами данных и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию.

«На следующей стадии реализации проекта ФПИ планирует продемонстрировать возможность создания квантовых симуляторов на основе массивов из более 20 кубитов и решения с их помощью квантово-механических задач. Целью проекта является создание технологии, позволяющей в дальнейшем создать полноценный квантовый компьютер из десятков кубитов», — уточнили в фонде.

Российские кубиты

Квантовые технологии на основе сверхпроводниковой элементной базы развиваются в мире на протяжении более 20 лет, и в этом направлении уже достигнуты значительные успехи. Первый российский кубит (наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере) был изготовлен в 2015 году совместными усилиями нескольких лабораторий под руководством Олега Астафьева, Алексея Устинова и Валерия Рязанова.

В 2016 году ФПИ дал старт проекту по разработке технологии обработки информации на основе сверхпроводниковых кубитов, в рамках которого была создана специализированная лаборатория под руководством профессора Валерия Рязанова, заведующего лабораторией сверхпроводимости Института физики твердого тела (ИФТТ) РАН. Менее чем за три года была разработана технология создания сверхпроводящих двухкубитных схем (прототипа отечественного квантового компьютера) и продемонстрированы однокубитные и двухкубитные операции, позволяющие создавать квантовую запутанность и в перспективе реализовывать любой квантовый алгоритм.

Исполнителями проекта выступает научный консорциум ведущих российских вузов (МФТИ, МИСиС, НГТУ, МГТУ им. Баумана), ИФТТ РАН, Российский квантовый центр и ВНИИА им. Духова, являющееся головной организацией консорциума. Проект осуществляется при поддержке Минобрнауки РФ и госкорпорации «Росатом».

Предполагается, что создание квантового компьютера позволит существенно ускорить процесс компьютерного моделирования и решать недоступные для современных суперкомпьютеров задачи в таких областях, как, например, квантовая химия, искусственный интеллект и материаловедение, что существенно удешевит и ускорит разработку новых лекарств и материалов.


  • 10
    Нет аватара LAP17
    17.09.1922:25:22

    Новость великолепная, спасибо, Константин Курсиков.

    Хотя мне казалось, что ФПИ (т.е., те организации, что туда входят) сделали 2-кубитный кв. комп еще в прошлом году (примитивный, правда, ну, как и у всех остальных в мире).

    Hекогда сейчас инфо искать.

    Квант. компу (любому, из тех, что есть в мире) пока не до квантовой химии — ему хотя бы обычную персоналку обставить в ближайшие лет 10.

    • 2
      Нет аватара elron
      18.09.1901:09:25

      вы не совсем правы. квантовые компьютеры сейчас и в самом деле примитивны, но они уже способны ОЧЕНЬ быстро выполнять специализированные задачи (такие как упомянутый алгоритм Гровера). вот реализуют алгоритм Шора, к примеру, и RSA-шифрование/подпись уйдёт в прошлое (а без этого алгоритма всем сильно поплохеет).

      • 8
        Нет аватара LAP17
        18.09.1905:36:31

        elron,

        Работаю над новой квантовой теорией именно для приложений в кв. инфо-теории. Поверьте, знаю о чем пишу не из прессы, а читая научные работы. Вы полетите самолетом, которым управляет квант. комп, выдавая погрешност в вычислении координат 97.5%? То-то же.

        Нужны не просто какие-то алгоритмы, это гораздо более глубокий вопрос, чем кажется. А подписаться в банке можно и без квантового ключа — до сих пор не умерли без него. Не для того нужен квант. комп, а для обработки инфо, получаемой от спутников слежения и др. источников. Суперкомпы современные не справляются — слишком много инфо надо выдавать в реальном времени.

        Ну, а пресса, конечно, оптимистично пишет, и правильно.

        • -2
          Нет аватара elron
          18.09.1913:40:35

          если не секрет, над каким проектом работаете?

          и насчёт самолета --- квантовые компьютеры не для этого нужны, а чтобы криптографические алгоритмы ломать    

          • 1
            Нет аватара LAP17
            20.09.1904:02:57

            elron,

            1) неклассическая квантовая логика.

            2). Зачем их ломать? Чепуха все это, используемая для прикрытия истинных целей. Обороноспособность страны — это вопрос обработки огромного массива инфо, поступающего со спутников. Все суперкомпы мира с таким объемом (даже если их объединить) справиться не могут. Ответ на угрозу должен быть в реальном времени в течение 5 минут максимум (подлетное время с жидобандерии). Далее, закрытие всех направлений станциями РЭБ и их согласование — это тоже ни один классический комп не сделает.

            3). Поясню для тех, кто не в теме. Современный суперкомп, даже Алтекс B с 10000 нодов (на 2012 год — самый мощный военный комп в США, сейчас — не знаю), который стоит в Хантсвиле в центре управления косм. войсками, не может рассчитать электронные уровни энергии 1 самой простой молекулы белка, например. Т. е., все, что считается в квант. химии — это либо крошечные искусств молекулы (до 30 атомов относит. легких элементов), или большие молекулы (любого размера), где молекула моделируется как классический набор атомов (и атомы — как шарики с заданными потенциалами взаимодействия), и только один центр реакции в ней ИНОГДА считается по квант. теории. Так что именно слежение и создание новых био-объектов — вот те задачи, под которые делается квантовый комп. А как украсть деньги со счета ЦРУ или записку одного козла из ЦРУ другому — это просто пустяк, по сравнению с такими задачами. (ЦРУ сами все расскажут, если умным людям будет сильно нужно).

            Отредактировано: LAP17~04:05 20.09.19
        • 0
          shigorin shigorin
          18.09.1922:47:01

          Не спешите рассекречиваться, если что-то непубличное -- по моим ощущениям, здесь «харвестеры» тоже «невинно» пасутся.

          • 1
            Нет аватара LAP17
            20.09.1903:47:33

            shigorin,

            Спасибо.

            Я не смогу ничего рассекретить, если даже захочу. Софт сайта не может писать формулы. Ну и, обобщения квантовой теории экспериментаторы начнут понимать и превращать в приборы лет через 15-20 (говорю из опыта). Они сейчас мучаются с квантовым компом на основе линейной версии квант. теории. Т. е., того, что сейчас есть. Другого пока нет, т.к. нет нужного обобщения логики — только двоичная, ну или мульти-логика, что тоже не выход. Математика вся сделана на двоичной логике, и именно это — основная проблема обобщения квант. теории.

            • 0
              shigorin shigorin
              20.09.1921:24:57

              Нуу насчёт недвоичных могу познакомить с одним профессором в одном институте, вдруг у вас найдутся интересные общие темы -- черкните почтой, если хотите.

              • 1
                Нет аватара LAP17
                21.09.1901:09:17

                shigorin,

                Спасибо. Может, позже.

                Я знаю (по публикациям, а некоторых — лично) тех, кто работает в моих областях науки. Пока я мат. логику процеживаю — может, кто-то из математиков-логиков что-то сделал из того, что мне нужно (мне и своей работы хватает, не очень хочется еще и общий аппарат мат. логики двигать — так я могу и не дожить до приложений своих разработок к обобщению квант. теории).

                Думаю, что вы меня поняли неправильно — я не делаю компьютерную/процессорную логику, я делаю новый подход к квант. теории, и для этого мне нужна очень гибкая недвоичная, не n-значная и т. д. логика. Нужно, чтобы ответ на вопрос был не просто да-нет, а зависел как функция (причем, непрерывная) от 6n параметров n входящих матриц плотности. Т. е., во все формулы квант. мех. должны входить не одни волн. функции и/или матрицы плотности, а они же, но с определенными весовыми функциями, причем многопараметрическими, и параметры которых зависят от самих волн. функций/матриц плотности. Т. е., вместо у-ния Шредингера и/или фон Неймана сразу получается что-то вроде у-ний Вольтерра (точнее, их будущих аналогов в квант. теории). Др. словами, квант. теория действительно становится нелинейной (все перепутанности будут уже включены везде и сразу). Пока это только идея, и даже она может претерпеть серъезные изменения.

                Отредактировано: LAP17~01:14 21.09.19
                • 0
                  shigorin shigorin
                  21.09.1920:06:22

                  Ну смотрите, а то тот профессор -- очень интересный дед, из недавних наработок был некоторый прорыв по представлению чисел (не знаю, насколько применим именно к квантовым системам, но решает фундаментальную проблему в паре других приложений). Я так и понял, что Вы про подходы, а не реализации.

                  • 1
                    Нет аватара LAP17
                    22.09.1904:53:03

                    shigorin,

                    Спасибо за инфо.

                    Если можно, напишите название хотя бы одной из его научных статей и журнал, где она опубликована. Я пойму, имеет ли то, что он делает, отношение к тому, что меня интересует.

                    Да, я о полностью новом подходе к построению квантовой теории. Все, чем сейчас народ занят — это попытки как-то выудить нелинейности (например, то, что в неправильном переводе на русский называется запутанностью) из полностью линейной теории (квантовая механика — это теория линейных операторов в Гильбертовом пространстве). Реальный мир, конечно, не обязан быть линейным, и он даже на уровне классической механики нелинеен. Вот я и хочу понять, как можно обобщить квант. механику так, чтобы потом не приходилось выкручивать руки линейной теории, чтобы всунуть в нее правильные нелинейности.

                    С точки зрения приложений, если то, что мне хочется сделать, удастся, то тогда не надо будет специально запутывать квантовые состояния. Можно будет работать с теми, что и так существуют в природе (например, в атомах — если речь об электронах).

                    • 0
                      shigorin shigorin
                      22.09.1914:13:26

                      Отправил письмом.

                      • 2
                        Нет аватара LAP17
                        23.09.1905:24:31

                        shigorin,

                        Спасибо, посмотрела.

                        То, что я и думала — это теория чисел (самостоятельная область теории множеств). Сейчас она переживает расцвет именно потому, что математики стараются написать быстрые алгоритмы, которые не требуют большой комп. памяти. Т. е., эти результаты будут работать на любой элементной базе — это все пишется для комп. языков более высокого уровня.

                        А вот новая квант. теория касается как раз физических носителей инфо, т. е., — будущей элементной базы (до нее еще далеко; то, на чем сейчас квант. компы делаются, и как реализуется кубит и кутрит — это совсем другая песня). Т. е., если удастся сделать такое обобщение квант. теории, то ПРОЦЕССОРЫ будут другие — будем работать не с гейтами да-нет, а с гейтами, которые (в идеале) сами будут выбирать, какую инфо и как считать из квантового состояния физического носителя инфо (т.е., гейты будут автоматически настраиваться на тип сигнала — если хотите, такая себе базовая ячейка ИИ). Чтобы они это смогли делать, мы (теоретики) должны написать формулы — как это делать (а чтобы их написать, надо создать обобщение квант. теории — над чем и ведется работа еще со времени создания обычной квантовой теории), экспериментаторы — создать (сделать из природных) прототипы таких квантовых систем, а инженеры — сделать их производство массовым.

                        Спасибо за интерес к вопросу — приятно с Вами познакомиться.

                        Отредактировано: LAP17~05:25 23.09.19
      • Комментарий удален
    • 6
      Нет аватара Cinik
      18.09.1908:17:39

      Мне кажется, в новости так прямо и сказано, что удалось выполнить алгоритм Гровера на созданном ранее прототипе.

      • 1
        Нет аватара LAP17
        20.09.1904:19:40

        Cinik,

        спасибо, не обратила внимания. Вы правы.

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,