Квантовый компьютер Sycamore, разработанный компанией Google, справился с задачей, на решение которой традиционному компьютеру потребовалось бы почти полвека. Это достижение, основанное на законах квантовой механики, способно произвести революцию в таких областях, как научные исследования, благодаря беспрецедентным возможностям моделирования. Однако при этом возникают проблемы с безопасностью, поскольку такая вычислительная мощь может в один прекрасный день поставить под угрозу существующие системы шифрования. Квантовые вычисления - область, которая когда-то казалась научной фантастикой, — сегодня становятся реальностью. Эта технология, использующая необычные принципы квантовой механики, способна радикально изменить способы обработки информации и решения задач. На этом фоне компания Google, один из крупнейших игроков в этом секторе, недавно сделала заявление, которое привлекло внимание всего мира. Квантовый компьютер под названием Sycamore за несколько секунд выполнил вычисления, на которые обычному компьютеру потребовалось бы 47 лет. Этот прорыв, если он будет подтвержден, станет серьезным шагом в развитии квантовых вычислений. Он открывает путь к инновационным приложениям в различных областях - от научных исследований до компьютерной безопасности - и одновременно ставит новые задачи и вопросы. Исследование доступно на платформе arXiv.

Квантовый компьютер Google: необычная машина Квантовый компьютер Google под названием Sycamore - это машина, которая, как и ее конкуренты, раздвигает границы того, что мы считали возможным в области вычислений. Ключ к такой производительности лежит в принципе квантовой суперпозиции. Проще говоря, это означает, что квантовый бит, или кубит, может одновременно принимать значения 0 и 1. Это принципиальное отличие от обычных компьютеров, где бит в определенный момент может принимать значение 0 или 1. Это означает, что квантовый компьютер может одновременно обрабатывать множество возможностей, что позволяет ему выполнять вычисления с беспрецедентной скоростью. Однако важно отметить, что квантовая суперпозиция - очень хрупкое состояние. Кубиты чрезвычайно чувствительны к окружающей среде и могут быть легко нарушены, что может привести к ошибкам в расчетах. Это одна из многих проблем, которую предстоит решить исследователям, чтобы сделать квантовые компьютеры практичными для повседневного использования. Революция в научных исследованиях Потенциальное влияние этого прорыва огромно.

Для научных исследований квантовые компьютеры позволят моделировать сложные системы, такие как молекулярные взаимодействия, с беспрецедентной точностью. Это может открыть путь к крупным открытиям в таких областях, как химия, биология и физика. Последствия такого развития событий выходят далеко за рамки простого ускорения вычислений. Оно может изменить сам подход к научным исследованиям, позволив нам моделировать и понимать системы такой сложности, которая ранее была нам недоступна. В сочетании с искусственным интеллектом масштабы этой технологии просто поражают воображение. Так, недавно искусственный интеллект открыл самую мощную на сегодняшний день молекулу против старения.

Последствия для компьютерной безопасности Хотя прорыв Google, безусловно, впечатляет, он не лишен последствий. Одно из наиболее значимых последствий касается компьютерной безопасности. Вычислительная мощность квантовых компьютеров может сделать многие существующие системы шифрования неактуальными. Современные системы шифрования основаны на сложных математических вычислениях. Шифрование RSA, широко используемое для защиты транзакций в Интернете, основано на сложности разложения больших чисел на простые множители. Для обычного компьютера эта задача чрезвычайно сложна и занимает значительное время, что делает шифрование безопасным. Однако с помощью квантового компьютера, подобного Sycamore, эти вычисления могут быть выполнены гораздо быстрее. Фактически, современные системы шифрования могут быть расшифрованы за гораздо меньшее время. Это серьезный вызов для ИТ-безопасности. Поэтому исследователям и технологическим компаниям предстоит найти новые методы шифрования, способные противостоять мощности квантовых компьютеров. Для этого могут быть разработаны новые алгоритмы шифрования или использованы принципы квантовой механики для создания так называемого "квантового шифрования". Однако, для того чтобы сделать квантовые компьютеры доступными, предстоит проделать еще очень большую работу. Основные технические проблемы, такие как коррекция ошибок и стабильность кубитов, еще предстоит преодолеть. Кроме того, еще предстоит выяснить, каким образом эта технология может быть эффективно интегрирована в существующие компьютерные системы. Несмотря на эти трудности, заявление Google является важной вехой в развитии этой технологии.

Ставьте лайки и подписывайтесь на мой блог․

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/astronomy-obnaruzhili-samoe-bolshoe-iz-izvestnyh-zerkal-vo-vselennoj/

Развитие вычислительных технологий еще лет 50 назад шло рука об руку с экстраполяцией Гордона Мура. Однако, когда экстраполяция стала изживать себя, ей на смену пришли новые принципы развития технологий, обещающие прокачку как вычислительных устройств, так расширение области про биологию и сознание человека. Материалы о том, какие есть инструменты по работе с мозгом и психикой, публикуются также в телеграм канале Нейрохакинг.

Квантовый шум

Программа DARPA заявляет о прорыве в области квантовых вычислений. Программа «Оптимизация с помощью квантовых устройств промежуточных результатов с шумом» (ONISQ) создала первую в мире квантовую схему с логическими кубитами – квантовыми битами.

Статус квантовых компьютеров

Основанные на концепциях, которые кажутся магией или безумием, квантовые вычисления могут произвести революцию в вычислительных системах. Примерно на уровне революции повсеместной электрификации. И речь не только о самих вычислениях, но и о симуляции биологических процессов. Многообещающе выглядит система имитации синтеза дофамина в организме человека, принципы которой ложатся на нейросети.

Используя квантовые эффекты и достаточно сложные математические принципы, квантовые вычисления на несколько порядков превосходят классические алгоритмы и системы обработки данных. Развитие квантовых компьютеров способно раздвинуть границы искусственного интеллекта, биохимии, криптографии и это только верхушка айсберга.

Все это звучит очень привлекательно, но сейчас каждый новый шаг в развитии квантовых компьютеров сопровождается падением. Это не дает вывести квантовые вычисления за рамки экспериментальной фазы. И причина тому избыток шумов. В то же время медленные системы но без шумов предлагают потенциал по развертыванию систем имитации деятельности человеческого мозга в онлайн режиме.

Ошибок не совершает тот, кто лежит на диване

Вот так можно в одной статье подружить квантовые вычисления и философию Стэтхэма. Шутки шутками, но квантовые вычисления совершаются с очень высоким уровнем ошибок. И это нормально, учитывая природу этих вычислений. Если человек может закинуться фенотропилом, чтобы сознание прояснилось, то есть ли такой же инструмент для квантовых систем?

Ведь сам принцип квантового компьютера в том, что теперь нет двоичной системы, и вместо привычных единиц и нулей из классических вычислений, используемый счетный элемент может быть единицей, нулем или тем и другим одновременно, в одно и то же время.

В принципе, это нормально, так как каждый из нас может одновременно быть работником, семьянином, экспертом по ЛоРу Вархаммера, криптоанархистом и специалистом в геополитике. Важно не пытаться одновременно проявить свои качества, а скорее «адаптировать поведение» к конкретной среде, в которой находишься. Такой адаптацией процессоров и занялись в DARPA.

Навести резкость на квантовый шум

Одно из решений в том, чтобы превратить эти склонные к ошибкам процессоры, которые еще называют «шумные», во что-то более практичное. Решение кроется на стыке интеграции квантовых систем с классическими. В случае с DARPA это решение нащупывалось путем оптимизации. Чтобы собрать достаточно сбалансированную систему, в основе которой лежат ридберговские кубиты. Если упрощать, то эти кубиты помогают квантовой системой занимать только два состояния.

Ридберговские кубиты и прямая речь разработчиков

Ридберговские кубиты ценны однородностью свойств. Другими словами – каждый кубит неотличим от другого своим поведением. Это свойство не распространяется на другие платформы, такие как сверхпроводящие кубиты. У них каждый кубит уникален и, следовательно, не взаимозаменяем. Как и нейроны в мозге человека. Поэтому сохранение высокой работоспособности завязано не на наращивании количества нейронов, а на развитие и упорядочивание связей между ними.

Однородность ридберговских кубитов позволяет им быстро масштабироваться, а также позволяет легко манипулировать ими, и перемещать их с помощью лазеров в квантовой схеме. Не опасаясь каскада ошибок по всему чипу. Инновация здесь в том, что мы можем позволить себе динамическую реконфигурацию кубитов на квантовом чипе, без ограничений в последовательном запуске квантовых цепей.

Мы можем переносить целые коллекции кубитов из одной части схемы в другую с помощью лазерного пинцета. После чего запускаем операцию, получаем результат, а затем возвращаем кубиты в стартовую точку. Динамически реконфигурируемые и транспортабельные кубиты Ридберга открывают новые принципы и концепции для проектирования масштабируемых процессоров квантовых вычислений.

Доктор Мукунд Венгалатторе, менеджер программы ONISQ в Управлении оборонных наук DARPA.

Квантовый шум. Результаты подавления

Сейчас ученым DARPA удалось соединить 48 логических кубитов, но для достижения уровня сложности, необходимого для практических квантовых компьютеров, потребуется гораздо больше. Однако с новой методологией разработка займет гораздо меньше времени и ресурсов, чем предполагалось изначально. Первичные прогнозы указывали на то, что для создания отказоустойчивого квантового компьютера потребуются миллионы. Но теория трансгуманизма указывает на то, что развитие технологий опережает даже достаточно смелые прогнозы.

Если бы три года назад, когда стартовала программа ONISQ, кто-то только предположил бы, что ридберговские нейтральные атомы, речь про возбужденный атом с одним или несколькими электронами, имеющими очень высокое главное квантовое число, могут функционировать как логические кубиты, никто бы в это не поверил.

В DARPA поступили предусмотрительно, сделав ставку на потенциал этих менее изученных кубитов наряду с более хорошо изученными ионами и сверхпроводящими цепями. Как исследовательская программа, ONISQ дала исследователям свободу действий для изучения уникальных и новых функций, выходящих за рамки просто оптимизации. В результате команда под руководством Университета Гарварда смогла гораздо эффективнее использовать потенциал этих ридберговских кубитов и превратить их в логические кубиты, что стало важным открытием.

Доктор Гвидо Зуккарелло, технический советник DARPA.

Чего стоит квантовый шум и ридберговские кубиты?

Квантовый компьютер получил еще одно поле для возможной реализации. Что касается уровня шума, то каждый из нас обладает встроенной системой обучения, которая как раз работает в шумной среде данных. И именно благодаря этой системе мы зовемся людьми. Более того, уже ведутся исследования по интеграции органического материала на кремниевый чип. И результат впечатляет.

Кто знает, может именно за гибридными системами лежит дальнейшее слияние человеческого сознания и искусственных нейросетей, что поведет все человечество к Сингулярности… А что насчет этого думаете вы? Поделитесь мнением в комментариях.

Другие статьи, про сознание, мозг и перспективы его становления и развития выходят в телеграм канале Нейрохакинг.

Квантовые компьютеры все ещё находятся на ранней стадии развития, и одной из основных проблем является нестабильность квантовых битов, или кубитов.

Обычные сверхпроводниковые кубиты нестабильны, потому что они могут быть легко разрушены внешними воздействиями, такими как шум или нагрев. Это ограничивает их использование в квантовых компьютерах.

Новый тип кубита, разработанный учёными из MIT, основан на использовании сверхпроводниковых материалов с особыми свойствами. Эти материалы обладают высокой устойчивостью к внешним воздействиям, что делает их более стабильными, чем обычные сверхпроводниковые кубиты.

В эксперименте учёные показали, что новый тип кубита может выполнять квантовые операции с более высокой точностью, чем обычные сверхпроводниковые кубиты. Это означает, что он может быть использован для создания более мощных и надежных квантовых компьютеров.

В оригинальной статье учёные из MIT также сообщают, что новый тип кубита может быть изготовлен с использованием стандартных методов производства, что делает его более доступным для практического использования.

Источник мой Телеграмм паблик: https://t.me/thefutureidol

В квантовой механике обычно рассматриваются маленькие частицы, такие как атомы или электроны. Здесь фотоны, отскакивающие от них, оказывают более значительное влияние, которым нельзя пренебречь. Чтобы выполнить какое-то измерение, нужно взаимодействовать с системой. Эти взаимодействия будут вносить возмущения в систему, поэтому и нельзя их игнорировать. При этом, как показали эксперименты с измерением спина электрона или с поляризацией света, важным оказывается не мощность воздействия (количество фотонов или сила магнитного поля), а сам факт и тип взаимодействия с системой, который оказывает влияние на систему. При этом если меняется тип измерения, результат будет случайным. И как показали физические опыты в случае с измерением квантовых объектов, таких как спин электрона, случайность результата не определена какими-то скрытыми начальными параметрами и является действительно случайной.

Классический компьютерный бит можно представить в качестве выключателя и лампочки, который имеет 2 состояния: есть свет или нет. При этом какие бы измерения мы не делали, результат будет один и тот же: свет либо есть, либо его нет. Если мы сначала спросим: есть ли свет и получим ответ "нет", то задав вопрос: "а может все-таки чуть-чуть он есть?" получим тот же ответ "нет" и в этом и в других случаях.

В случае с квантовым битом, если мы спросим: "а есть ли свет?", то в первый раз так же получим однозначный ответ: "нет". Если спросим тот же вопрос второй раз: "а есть ли свет?", то опять получим тот же самый ответ: "нет". Но стоит нам спросить: "а может все-таки чуть-чуть он есть?", т.е. изменив тип измерения системы, то сразу же на выходе мы получим случайный ответ, который может быть как "нет", так и "есть".

Поведение кубита можно проиллюстрировать экспериментом с поляризацией фотонов. Достаточно достать поляризующие фильтры, пропускающие сквозь себя только фотоны с определенной поляризацией, допустим вертикальной. Если поставить 2 и больше фильтра с одинаковым направлением поляризации последовательно, через них будет проходить примерно одинаковое количество света. Если поставить один фильтр вертикально, а второй - горизонтально, то свет в итоге через них проходить не будет. В этом случае мы задаем один и тот же вопрос: поляризация вертикальная? И в первом случае фильтр пропускает фотоны с вертикальной поляризацией, а во втором случае задерживает фотоны с вертикальной поляризацией, поэтому свет не проходит, само измерение одно и то же, насколько я понимаю.

Но если между ними поставить поляризационный фильтр, пропускающий свет поляризованный под 45 градусов, то в итоге через эти 3 фильтра будет проходить какое-то количество света. Так происходит, потому что фильтр в середине случайным образом влияет на результат следующего измерения: первый фильтр пропускает только вертикально поляризованные фотоны, но если мы измеряем: "а какие из этих фотонов имеют поляризацию 45 градусов?", то в результате самого факта измерения часть фотонов оказываются с нужной поляризацией, а если потом мы снова изменим вопрос: "а какая часть фотонов прошедшие через фильтр с поляризацией 45 градусов имеет поляризацию в 90 градусов?", окажется что случайное число фотонов имеет эту поляризацию и в итоге свет проходит через 3 пластины.

На текущий момент понимания темы у меня сложилась следующая аналогия. Запишу, чтобы в будущем обдумать. По сути квантовый кубит можно представить как отображение некоего континуума в дискретное состояние "да" или "нет". Приведу дурацкий пример: возьмем толпу женатых мужчин. И спросим их "изменили ли они своей жене?". Часть из них ответит "однозначно нет, не было и мысли". Другая часть ответит "однозначно да, факт был". Еще одна часть будет находиться, что называется в процессе: кто-то задумался, кто-то уже в поиске любовницы, а кто-то уже купил цветы и направляется на встречу, а еще часть уже расстегивает бюстгалтер. И ответ у этой части на вопрос "изменили ли они своей жене?" будет носить совершенно случайных характер, в частности будет зависеть и от того, кто спрашивает. Но результат будет либо "да", либо "нет". Да и сам факт того, что в процессе зададут этот вопрос может очень серьезно повлиять на результат.

Резюме: квантовый бит отличается от обычного компьютерного бита тем, что при взаимодействии с ним (измерении результата), необходимо учитывать влияние самого измерения на кубит. С обычным компьютерным битом факт измерения его состояния не оказывает никакого влияния на результат.