Ответ на пост «Новый 5-кубитовый квантовый компьютер в Финляндии»
Кому интересно о новых технологиях, можно смотреть полностью видео ролик.
Остальным можно смотреть первые 30 секунд, и последние 30 секунд. Иначе совсем запутаться можно)
Кому интересно о новых технологиях, можно смотреть полностью видео ролик.
Остальным можно смотреть первые 30 секунд, и последние 30 секунд. Иначе совсем запутаться можно)
В Китае под руководством учёных из Университета науки и технологий Китая развёрнута первая в мире интегрированная сеть квантовой связи. Общая протяжённость сети достигает 4600 км. И это не просто оптический кабель от точки до точки, а полностью рабочая сеть из более чем 700 оптических сегментов и двумя станциями космической связи с передачей данных по спутниковым каналам. Проделана грандиозная работа, которая начинает работать на благо Китая.
К интегрированной сети квантовой связи уже подключено свыше 150 абонентов: банков, предприятий, госучреждений и других служб, которым нужна сверхзащищённая связь. От обычного шифрования данных квантовая связь отличается тем, что ключи передаются с помощью одиночных частиц, в данном случае — с помощью фотонов.
Перехват фотона невозможно сделать незаметно, поэтому о компрометации ключей (или об ошибке в передаче) сразу становится известно. Зашифрованные данные по каналам квантовой связи передаются только тогда, когда квантово распределённые ключи переданы без ошибок и признаков перехвата. Поэтому сегодня нет возможности взломать канал квантовой связи.
Первый успешный эксперимент по передаче данных с земли на спутник по каналу квантовой связи Китай осуществил в 2017 году. С того времени параметры квантовой сети были значительно улучшены. В частности, китайцы установили рекорд по передаче распределённых квантовых ключей на расстояние свыше 500 км, в чём помогла новая технология Twin-field QKD (TF-QKD), что позволяет обойтись без установки ретранслятора. Также ускорен процесс генерации квантовых ключей для передачи по спутниковым каналам связи. Теперь ключи генерируются со скоростью 47,8 Кбит/с, что в 40 раз выше, чем предыдущая скорость.
Рецензенты исследования назвали это достижение "впечатляющим" и "футуристическим", поскольку оно является крупнейшим в своем роде в мире. Они также добавили, что это важный шаг на пути к созданию практического крупномасштабного квантового Интернета.
P.S. Также команда из Китая заявила, что будет и дальше расширять квантовую сеть в Китае и продолжит сотрудничество с коллегами из Австрии, Италии, России и Канады.
Источники:
https://scitechdaily.com/china-builds-the-worlds-first-integ...
О создании консорциума «Национальная квантовая лаборатория» (НКЛ) объявлено в среду, 25 ноября. В него вошли структура госкорпорации «Росатом» («СП Квант»), Российский квантовый центр, фонд «Сколково», НИУ «Высшая школа экономики», НИТУ «МИСиС», МФТИ и Физический институт им. П.Н. Лебедева, говорится в поступившем в РБК сообщении участников. Главой НКЛ стал Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям «Росатома» и до недавнего времени гендиректор Российского квантового центра.
Как пояснил Юнусов, основные задачи созданной структуры:
помогать компаниям, желающим экспортировать разработки в области квантовых технологий за рубеж, правильно регистрировать свою интеллектуальную собственность, получать международные патенты;
помогать привлекать в Россию ученых, оказавшихся за границей после распада СССР, а также зарубежных экспертов;
сделать в России инфраструктуру для создания квантовых процессоров (лаборатории, где будут проводиться исследования, фабрику — для создания решений);
консолидировать усилия в области образования — делиться лучшими практиками между участниками, запускать совместные образовательные и просветительские программы и др.
По словам Юнусова, отдельного бюджета на НКЛ не предусмотрено, но консорциум будет создаваться в рамках «дорожной карты» «Квантовые вычисления», написанной «Росатомом» и в конце июля утвержденной правительственной комиссией по цифровому развитию, использованию информационных технологий для улучшения качества жизни и условий ведения предпринимательской деятельности.
Общий бюджет этой «дорожной карты» до 2024 года составляет 23,7 млрд руб., из которых около 45% должны привлечь из внебюджетных источников. «Бюджет будет распределяться между организациями, которые вошли в консорциум, на решение различных задач — поддержку образования, создание инфраструктуры, закупки оборудования и т.п. Члены НКЛ будут заниматься выполнением основной задачи документа — построения квантового компьютера», — пояснил Юнусов.
Зачем нужен квантовый компьютер.
Как отмечалось в материалах нацпрограммы «Цифровая экономика», «первая квантовая революция» в первой половине XX века привела к появлению лазеров, транзисторов, ядерного оружия, а впоследствии — мобильных телефонов и интернета. Различные эксперты оценивали объем созданной благодаря этому индустрии в $3 трлн в год. «Вторая квантовая революция» ожидается с конца XX века и должна оказать на мир еще большее влияние. В частности, квантовые компьютеры будут способны решать задачи, недоступные классическим суперкомпьютерам, заявляли ранее в «Росатоме». Например, моделировать поведение сложных молекул для разработки новых лекарств и материалов, сложные логистические задачи, работать с большими данными. В сентябре Financial Times писала о квантовом компьютере Google, который способен за три секунды выполнить задачу, на которую самому мощному на сегодняшний день компьютеру нужно 10 тыс. лет.
В рамках «дорожной карты» «Квантовые вычисления» планируется построить на территории Сколково центр нанофабрикации площадью 2 тыс. кв. м, а также передовой лабораторный комплекс площадью более 3,5 тыс. кв. м.
https://www.rbc.ru/technology_and_media/25/11/2020/5fbe247e9...
Квантовые компьютеры смогут выполнить задачу, решить которую раньше считалось невозможным или на её решение потребовались бы миллиарды лет. О перспективах квантовых технологий и заделе, который есть в этой сфере у российских атомщиков.
Современные квантовые компьютеры, многократно опережающие обычные по производительности, слишком велики для коммерческого использования. Компания Intel попробует это исправить с помощью нового чипа.
Работа современных квантовых компьютеров контролируется с помощью сложной системы устройств, соединенных множеством кабелей. В Intel заявили, что создали технологию, которая решит эту проблему при помощи нового чипа размером с чайное блюдце.
Квантовый компьютер представляет собой вычислительное устройство, способное быстро обрабатывать сложные задачи. Для вычислительной задачи, на решение которой у обычных компьютеров уйдут тысячи лет, квантовому компьютеру потребуется менее минуты.
Что предлагает Intel.
Квантовый компьютер, в отличие от обычного, оперирует не битами, а кубитами. Для работы кубитов требуются сверхнизкие температуры, которые обеспечиваются специальными рефрижераторами. Чтобы отправлять и получать информацию, к таким рефрижераторам подключаются кабели и дополнительные устройства, что значительно усложняет конструкцию квантовых компьютеров.
В Intel заявили, что их чип способен работать внутри таких рефрижераторов при крайне низких температурах: до -296 С. По мнению компании, разработка позволит сделать квантовые компьютеры более практичными и в будущем выведет их на коммерческий уровень.
Ранее компания Google объявила о том, что ее квантовый компьютер решил задачу быстрее самого мощного в мире суперкомпьютера. Google использовала квантовый компьютер с 53 кубитами, однако для решения реальных задач необходимы тысячи кубитов, считают в Intel. Возможно, с этим справится процессор Horse Ridge.
Подробнее на РБК:
https://quote.rbc.ru/news/forecast_idea/5de913eb9a794715b7a6...
Госкорпорация «Росатом» объявила о запуске проекта по созданию отечественного квантового компьютера, который поможет России войти в число стран-лидеров «квантовой гонки». К 2024 году десятилетнее отставание России по квантовым технологиям хотят сократить до двух-трех лет.
Госкорпорация «Росатом» запускает проект по созданию российского квантового компьютера, говорится в поступившем в Forbes сообщении компании. Проект рассчитан на срок до 2024 года, его финансирование составит 24 млрд рублей. Из этой суммы 13,3 млрд рублей — бюджетные средства, а остальное — инвестиции «Росатома» и других компаний, которые будут участвовать в реализации проекта.
Проектный офис возглавил гендиректор Российского квантового центра (РКЦ) Руслан Юнусов, руководивший разработкой дорожной карты по квантовым технологиям в рамках Федеральной программы «Цифровая экономика».
«Выделенная на программу сумма на порядок больше, чем то, что выделялось ранее на квантовые технологии в России, — сказал Юнусов Forbes. — Однако интереснее сравнить эту сумму, к примеру, с инвестициями Google в квантовые вычисления. По некоторым экспертным оценкам, бюджет квантовых вычислений в Google составляет около $100 млн в год. Это сопоставимая сумма, хотя надо понимать, что у Google есть доступ к некой инфраструктуре, которую у нас придется еще построить».
По словам Юнусова, деталей механизма распределения 24 млрд рублей пока нет, однако речь не идет об обычной раздаче грантов с последующими отчетами. «Следует строить экосистему, где люди физически будут находиться рядом, экспериментаторы будут общаться друг с другом и с теоретиками. Администрация президента высказывала схожие идеи, настаивая, что экосистемный подход очень важен», — отметил Юнусов.
В программе прописаны конкретные количественные и качественные показатели, которых разработчики должны достичь к 2024 году, однако Юнусов предупреждает, что в течение пяти лет все ориентиры могут поменяться. Тем не менее, пока планируется создание квантовой системы размером около 100 кубит и решение «задачи квантового превосходства». «Мы не ставим задачу обогнать за пять лет весь мир, — говорит Юнусов. — Сейчас наше отставание составляет порядка 7-10 лет. Мы хотим его сократить до двух-трех лет, а в каких-то узких областях выйти на передовой уровень. Наверное, это будут те области, где не придется преодолевать технологический барьер — например, софтверные решения и алгоритмы. Ключевой момент нашей программы — задействование мировой русскоговорящей диаспоры. В ней много физиков высшего класса, чью экспертизу мы можем использовать, а через них развивать и более широкое международное сотрудничество».
По словам генерального директора «Росатома» Алексея Лихачева, собственные квантовые вычислители должны стать залогом технологической конкурентоспособности России, в том числе и в атомной отрасли.
23 октября компания Google заявила о решении задачи «квантового превосходства» (quantum supremacy): построенный компанией 53-кубитный квантовый компьютер решил специально сконструированную для него задачу существенно быстрее, чем с такой задачей справился бы самый мощный из существующих классических суперкомпьютеров.
В России над проблемой квантовых вычислений работают несколько научных организаций, среди которых Российский квантовый центр, возглавляемый Юнусовым. Однако пока российским специалистам не удалось создать системы, состоящие более чем из двух кубитов, в то время как американские и европейские ученые демонстрируют устройства, построенные на 50-70 кубитах. При этом российский физик Михаил Лукин создает в Гарвардском университете квантовые компьютеры на холодных атомах, считающиеся одними из наиболее мощных в современном мире.
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.
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.
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».
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.