33

Первый в России прототип квантового компьютера заработал в НИТУ «МИСиС»

В НИТУ «МИСиС» заработал первый в России прототип квантового компьютера. Устройство на двух кубитах выполнило заданный алгоритм, превысив ранее известный предел точности на 3%. В качестве основы для кубитов были взяты сверхпроводящие материалы.

Первый в России прототип квантового компьютера заработал в НИТУ «МИСиС» Технологии, Ниту МИСиС, Квантовый компьютер, Кубит, Алгоритм, Прототип, Длиннопост

Работы по созданию квантового компьютера в рамках проекта Фонда перспективных исследований ведутся в НИТУ «МИСиС» с 2016 года под руководством Валерия Рязанова, главного научного сотрудника Лаборатории сверхпроводящих метаматериалов университета. Конструкция предполагает использование в качестве основы для кубитов сверхпроводящих материалов.


Кубиты (квантовые биты) — действующая сила квантового компьютера, аналог «битов» у обычного ПК, только куда более совершенный. Если привычный нам компьютер «мыслит» и считает нулями и единицами, то есть каждый бит информации может быть закодирован либо как «0», либо как «1», то кубит обладает свойством так называемой суперпозиции, способности находиться одновременно в обоих состояниях. Это открывает огромные перспективы, ведь при таких вычислительных ресурсах квантовый компьютер сможет обогнать самые мощные вычислительные устройства на целые порядки.


Квантовый компьютер на сверхпроводящих материалах — более совершенная система по сравнению с аналогами. Например, другими научными коллективами разрабатываются кубиты на отдельных атомах (которые могут «потеряться» из-за ничтожно малого размера) и на ионах (их можно выстраивать исключительно линейно, что физически неудобно). Созданные в НИТУ «МИСиС» кубиты сделаны из алюминия, имеют размер в 300 микрон, их нельзя «потерять», а еще можно выстраивать нелинейно.


В ходе эксперимента двухкубитный квантовый компьютер решал алгоритм Гровера — алгоритм перебора для функции. Квантовый компьютер, благодаря принципу суперпозиции, в идеальном случае может найти правильное значение x в решении этой задачи за одно обращение к функции f(x) с вероятностью 100%.


«Алгоритм Гровера на двух кубитах — это очень важный шаг на пути к созданию квантового компьютера. Мы не первые в мире, кто продемонстрировал его работу, но здесь идёт речь в первую очередь о технологическом достижении. Мы показали возможность реализации всех необходимых для логических операций для универсального квантового процессора: инициализации, однокубитных и двухкубитных операций и считывания, причём с удовлетворительным для небольших алгоритмов уровнем ошибок», — рассказал один из участников проекта инженер лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» Илья Беседин.

Первый в России прототип квантового компьютера заработал в НИТУ «МИСиС» Технологии, Ниту МИСиС, Квантовый компьютер, Кубит, Алгоритм, Прототип, Длиннопост

Самая большая трудность на пути к созданию полезного квантового процессора — ошибки. В отличие от классческих компьютеров, которые могут работать годами и всегда выдавать воспроизводимые и предсказуемые результаты, квантовые компьютеры подвержены влиянию шума, который искажает результаты вычислений. Несмотря на то, что созданный в НИТУ «МИСиС» процессор из двух кубитов слишком мал для решения прикладных задач, он успешно «перешагнул» порог 50%-ной вероятности верного ответа, дойдя до 53%.


Весь алгоритм состоит из инициализации двух кубитов, четырёх однокубитных операций, двух двухкубитных операций и считывания двух кубитов; ошибки в любой из которых уменьшает вероятность правильного ответа в ответе.


Чип для квантового компьютера изготавливали в МГТУ им. Баумана, а его проектированием и запуском устройства занимались уже в НИТУ «МИСиС», где в лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» выстроен уникальный комплекс оборудования с криостатами, обеспечивающими работу при сверхнизких температурах до —273,14 градусов Цельсия, что близко к абсолютному нулю.


«Тем не менее, перед нами ещё большой путь, — добавляет Илья Беседин. — Совсем недавно в прессу попали ещё не опубликованная официально статья компании Google, которым удалось реализовать на 53-кубитном сверхпроводниковом квантовом процессоре алгоритм „квантового превосходства“. Задача „квантового превосходства“ — это наиболее благоприятная именно для квантового компьютера задача, которую при этом очень сложно выполнить на классическом компьютере. И если у нас преодоление „классического“ предела — это всё-таки фундаментальный результат, то результат Google — это уже ближе в практическую сторону: они смогли сформулировать и решить задачу, которую их процессор может выполнить за минуты, а мощный суперкомпьютер проверял неделями».

Первый в России прототип квантового компьютера заработал в НИТУ «МИСиС» Технологии, Ниту МИСиС, Квантовый компьютер, Кубит, Алгоритм, Прототип, Длиннопост

И даже при этом Google ещё не удалось приблизиться к тому, чтобы квантовый компьютер решал какую-либо практически полезную задачу эффективнее, чем классический. Однако пока теоритические предсказания относительно вычислительного превосходства квантовых компьютеров экспериментами подтверждаются.


Следующие важные шаги на пути к созданию полезного квантового компьютера — это демонстрация уменьшенных до размеров нескольких десятков кубитов версии «полезных» квантовых алгоритмов (например, симулятор химической реакции или основного состояния молекулы) и демонстрация квантовой коррекции ошибок. Вот именно для коррекции ошибок, кстати, сверхпроводниковые кубиты подходят лучше всего: их можно организовать в двумерную решётку с локальными взаимодействиями и параллельными вентилями, которая необходима для «поверхностного кода» — самого простого с точки зрения требований и к точности операций.


«Мы тоже хотим двигаться в эту сторону, но с моей точки зрения в квантовых вычислениях важно не только „больше“, но и „лучше“: сверхпроводниковые кубиты, которые мы сейчас используем, получаются довольными дорогими и дают много ошибок. И перед тем, как делать сотни и тысячи кубитов, на мой взгляд, стоит ещё поработать над самой базовой единицей — кубитом», — подводит итог Илья Беседин.


Источник

Найдены возможные дубликаты

+4

как нихуя не понять, но проникнуться)

+3

Тьфу на вас еще раз!!!

Иллюстрация к комментарию
+2

53% это орел или решка - с таким же успехом можно подкидывать монетку и давать ответы. изерман, верните деньги взад

раскрыть ветку 4
+5

Есть одно правильное решение и бесконечность неправильных, при этом компьютер выдает правильное с вероятностью 53% - мне кажется это далеко не орел и решка.

раскрыть ветку 2
-1

бывает и несколько правильных решений, более того - бывают только правильные решения

раскрыть ветку 1
0

Квантовые вычисления всегда запускают несколько раз. Оптимистично - 1000.

Любая превосходящая монетку вероятность пойдёт.

Если вероятность правильного 50.5%, вероятность, что среди 7000 правильных окажется больше - 99.915%. Так что запускаем много раз и смотрим, что чаще выпадает.

53% нужно запускать 2000 раз для получения 99.93% правильного. Вполне хороший по международным меркам результат (разве что это 2 смехотворных кубита).

0
Ни хрена не поняла, но чёт гордость взяла за альма матер)
0
Пубг лагать может не будет
0
Иллюстрация к комментарию
-1

Игры то потянет такой комп? или вообще не пойдут?

раскрыть ветку 1
-1
Дум должен пойти. Может, Беседка еще Скайрим портанет.
-1

Так я не понял, кризис первый на ультрах пойдёт?

-1

Россия ВПЕРЁД !!!

-2

я правильно понимаю что у гугла работает 53 кубитный, а наши гордятся запуском 2-ух кубитного?

раскрыть ветку 12
+6

Ну это лучше чем нихуя...

раскрыть ветку 2
-2

Но не сильно.

раскрыть ветку 1
+5

Это очередной высер журношлюшек. В России есть 51 кубитный компьютер. До недавнего времени самый мощный в мире. А то что здесь названо 2-х кубитным компьютером на самом деле вот https://fpi.gov.ru/press/news/kvantovyy-algoritm-grovera-vpe... Кстати всё это проделано как раз на 51 кубитном компе.

+5

Ресурсы гугла и МИСиС несколько разные.

0
отечественные q-биты на основе сверхпроводников нельзя «потерять» и можно выстраивать нелинейно. Чем не могут «похвастать» кубиты на отдельных атомах или ионах. Кроме того, алюминиевые q-биты, созданные отечественными инженерами, лучше подходят для квантовой коррекции ошибок.
раскрыть ветку 4
+2

Вот только сами же написали: "53-кубитном сверхпроводниковом квантовом ...". Т.е. у гугла принцип тот же самый - квантовые эффекты в сверхпроводнике, только кубитов побольше.

раскрыть ветку 1
-1

Получается перспективы нашей разработки лучше? Вообще странно то, что есть фотки и новость открытая, обычно такое относят к закрытой военке)

раскрыть ветку 1
0

Первые шаги, все дела.

После СССР с массовым прототипированием микроэлектроники у нас что-то вообще не сложилось, что уж про квантовые системы говорить.

раскрыть ветку 1
-1

ну да ну да, в мире 7нм осваивают у нас 65

Похожие посты