Квантовый компьютер - реальность

Все о компьютерах, цифровых и информационных технологиях. Также рассматриваются вопросы информационной безопасности и "выживания" в интернет.

Сообщение GoBlin » 26.04.2012, 10:23

Международная группа ученых из Австралии, США и ЮАР добилась революционного прорыва в компьютерной технике, создав ионный кристалл, способный работать как супермощный квантовый компьютер.

Как рассказал сегодня один из участников проекта Майкл Бирсик из университета Сиднея, созданное "устройство" представляет собой "300 атомов, плавающих в пространстве ионной ловушки".

"Это вычислительное устройство работает на основе квантовой механики, а не на основе классической, - пояснил австралийский ученый. Его потенциальная вычислительная мощность превышает мощность классических компьютеров примерно в 10 в 80-й степени раз. Это поистине астрономическое число". Для лучшего его понимания Бирсик привел такое сравнение - обычный компьютер, равный по вычислительной мощности квантовому, должен быть размером с Вселенную.

Главное отличие квантового компьютера от обычного состоит в том, что теоретически он будет способен в одно мгновение проводить примерно миллион вычислений, в то время как классический - только одно.

Австралийский ученый предупредил, что пока речь идет лишь о самых предварительных результатах и что впереди очень много работы. Статья об этом открытии публикуется в новом номере научного журнала "Нейчур".

(с)






Если это реально, то человечество на пороге огромного скачка/прорыва :o
Аватара пользователя
GoBlin
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 9242
Зарегистрирован: 17.11.2007, 21:55
Откуда: -. --- / --. .... --- ..- .-.. ... / .- .-.. .-.. --- .-- . -..


Сообщение Pauluk111 » 16.05.2012, 16:29

Другой квантовый компьютер http://www.membrana.ru/particle/16213.
Хотя, я не уверен в правдивости этой информации (в интернете могут такое написать).
Pauluk111
Новичок
Новичок
 
Сообщения: 1
Зарегистрирован: 16.05.2012, 15:33

Сообщение CKAHguHAB » 27.06.2012, 11:56

Для большинства задач требуются не суперкомпьютеры, а грамотно созданный софт (т.е. программы на основе НИОКР - различные модели и прочее).
Аватара пользователя
CKAHguHAB
Модератор ЦИАН
Модератор ЦИАН
 
Сообщения: 372
Зарегистрирован: 29.04.2011, 14:33

Сообщение dj57rus » 12.07.2012, 12:51

Михаил Лукин из Российского квантового центра осуществил прорыв в постройке квантового компьютера. Ученые смогли достаточно долго сохранить данные в квантовой вычислительной системе — исследователи считают, что мы стоим в одном шаге от создания реального квантового компьютера.

Под руководством Лукина группа ученых из Гарвардского университета смогла создать квантовые биты, хранящие информацию в течение примерно 2 секунд. Это примерно на 6 порядков дольше, чем в ходе предыдущих экспериментов. Отдельной особенностью созданного кубита стало то, что он способен работать при комнатной температуре.

Квантовый бит (или кубит) — это наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. По мнению исследователей, гарвардский эксперимент сделал на шаг ближе квантовые вычислительные системы.

Большинство существующих квантовых систем создаются на базе сложного и дорогого оборудования, включая установки, охлаждающие систему до абсолютного нуля (-273 по Цельсию). Группа ученых во главе с гарвардским профессором физики Михаилом Лукиным (Mikhail Lukin) использовала алмазы, выращенные в лабораторных условиях.

"То, что нам удалось достичь в плане контроля, — поистине беспрецедентно, — прокомментировал Лукин. — Мы получили кубит при комнатной температуре. Мы смогли записать информацию в него и сохранить ее в течение относительно долгого времени. Мы полагаем, что данный эксперимент имеет лишь технические ограничения. То есть выглядит вполне реальной возможность продления периода существования кубита на часы. В этом случае становится возможным внедрение реальных квантовых вычислительных систем".

Помимо квантовых компьютеров, Лукин предвидит создание квантовых платежных систем, которые используют квантовые биты для кодирования информации, и квантовых вычислительных сетей с новым уровнем защиты от вторжений.

"Данное исследование — важный шаг на пути к созданию практического квантового компьютера, — сказал Георг Кукско (Georg Kucsko), один из участников научной группы. — Мы впервые смогли создать простую систему с приемлемым для хранения данных временным интервалом".

Основа для эксперимента была найдена командой Лукина несколько лет назад, когда ученые обнаружили, что находящиеся в выращенном в лабораторных условиях алмазе дефекты (азото-замещенные вакансии, NV-вакансии) обладают свойствами отдельных атомов, в частности, имеют спин. С помощью лазерной установки ученые научились управлять спином и узнавать его меняющуюся со временем поляризацию.

Непосредственно данные ученые записывали в изотоп углерод-13, способный долго сохранять свое состояние. Однако с другой стороны изолированность является недостатком — потому что к нему трудно «подобраться». Ученые нашли гениальное решение: они смогли взаимодействовать с изотопом с помощью соседних примесей другого типа.

В результате этого взаимодействия по состоянию NV-вакансии можно судить о состоянии атома углерода, и исследователи смогли кодировать бит информации в спин атома.

Кодирование информации в спине атомов углерода-13 и ее чтение с помощью NV-вакансии — это лишь шаг на пути к квантовым компьютером. Прежде чем они станут практически полезными, исследователи должны определить, как воспользоваться квантовым свойством атомов: способностью существовать в двух состояниях одновременно.

Способность находиться в двух состояниях одновременно является ключевым принципом квантовых компьютеров. В отличие от традиционных компьютеров, которые записывают биты информации в состояниях нуль или единица, квантовые компьютеры, используют свойства атомов, чтобы записывать два значения сразу.

По замыслу, это свойство позволит им выполнять несколько вычислений параллельно, что сделает их значительно более мощными, чем традиционные компьютеры, которые выполняют операции в определенной последовательности.
Аватара пользователя
dj57rus
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 1110
Зарегистрирован: 07.11.2010, 21:49

Сообщение dj57rus » 19.08.2012, 13:13

Сверхбыстрые ионы - путь к созданию скоростных квантовых компьютеров.

Физики из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) смогли ускорить ионы бериллия от 0 до 160 км/ч и снова полностью их остановить всего за несколько микросекунд времен. Во время проведенных экспериментов ионы бериллия, атомы, несущие электрический заряд, находившиеся в специальной ионной ловушке, двигались со скоростью, в 100 раз превышающей скорость, полученную в ходе ранних экспериментов. Ион проходил расстояние в 370 микрон за 8 микросекунд времени, что приблизительно равно скорости 160 км/ч. Такие "скоростные" ионы могут стать одним из компонентов высокоскоростных квантовых компьютеров будущего.

Стоит отметить, что в присутствии катализатора во время химических реакций ионы некоторых веществ могут двигаться и с гораздо большей скоростью. Но то, чего достигли ученые NIST, демонстрирует технологию точного контроля и управления быстрым ускорением, движением и торможением ионов бериллия. И самое, что важное в этом достижении, это то, что во время движения ионов их электронные энергетические уровни остаются полностью неизменными, что, в свою очередь, означает, что не изменяется содержимое квантовой информации, записанной и переносимой в этих ионах.

В квантовых компьютерах, которые могут решать самые сложные вычислительные задачи, информация, записанная в квантовых битах, кубитах, должна иметь возможность перемещаться в пределах квантового процессора. В некоторых случаях это делают с помощью фотонов света, а в случае ионных кубитов теперь стало возможным перемещать эти кубиты физически. Но ионы, обладавшие до этого малой скоростью перемещения, не могли угнаться за продолжительностью ионных квантовых вычислительных операций. Теперь же, время перемещения и время обработки почти эквивалентны, что позволит быстро перемещать ионы, производить обмен квантовой информацией и готовить их к повторному использованию за очень короткое время.

Ключевым моментом технологии контроля и управления перемещения ионов является специальная многозонная ионная ловушка, снабженная множеством электродов с помощью которых можно создать электрические поля определенной формы и напряженности. Не менее важное значение играет электроника, управляющая всей ловушкой в целом. "Сердцем" этой электроники является программируемая матрица FPGA, которая с высокой скоростью на аппаратном уровне позволяет вырабатывать запрограммированные последовательности электрических сигналов, прикладываемых к электродам ионной ловушки. Плавные изменения электрических поле препятствуют тому, что ионы начнут резонировать и "растеряют" свое квантовое состояние и квантовую информацию.

Воодушевленные успехом ученые считают, что с помощью такой же технологии станет возможным разогнать ионы и до существенно больших скоростей, при этом их квантовое состояние останется неизменным в момент их полной остановки. Но до практического применения подобных технологий еще очень и очень далеко, вначале ученым предстоит решить ряд побочных проблем и проблем технического плана, таких как нежелательный нагрев ионов энергией электромагнитных шумов и переменных электрических полей ионной ловушки.



Аватара пользователя
dj57rus
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 1110
Зарегистрирован: 07.11.2010, 21:49

Сообщение dj57rus » 20.08.2012, 20:40

Создан относительно сложный твердотельный квантовый процессор

Сотрудники кафедры физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) изготовили относительно сложный твердотельный квантовый процессор.

Его основой стала прошлогодняя разработка, в конструкции которой можно выделить пять элементов: два сверхпроводящих кубита и три резонатора. Сборка справлялась с квантовым преобразованием Фурье и могла действовать как квантовый логический элемент, аналогичный вентилю Тоффоли. Канонический вентиль Тоффоли имеет трёхбитовые вход и выход и схемой работы напоминает элемент «контролируемое отрицание», инвертирующий второй бит на выходе, если на первый вход подана единица; единственное отличие состоит в том, что элемент Тоффоли обращает значение последнего (третьего) бита на выходе, только если единица подаётся на два первых входа.

Изображение
Микрофотография процессора и его структура (иллюстрация из журнала Nature Physics).

В новом варианте процессора число кубитов увеличено до четырёх, а сверхпроводящих резонаторов на копланарных волноводах — до пяти. Каждый кубит (на рисунке выше — Q1–Q4) связывался ёмкостной связью с одним из резонаторов М1–М4, которые могли служить элементами квантовой памяти, и центральным резонатором В. Кроме того, к элементам Q1–Q4 были подведены схемы управления и СКВИД-устройства, используемые для считывания.

Весь процессор размещался на одной сапфировой подложке, а кубиты были построены традиционным способом с применением контактов Джозефсона — соединений сверхпроводников, разделённых тонким слоем диэлектрика, — вида Al / AlOх / Al. Во время экспериментов его охлаждали до температуры в ~25 мК.

Наблюдая за работой устройства, авторы убедились в том, что оно может создавать двух- и трёхкубитовые запутанные состояния (состояния Белла и W-состояния). В отдельной серии опытов процессор успешно провёл вычисления по алгоритму Шора, который даёт возможность разложить заданное число на простые множители. Американцы взяли элементарный пример — число 15 — и получали правильный ответ в 48 процентах случаев.

Поскольку одним из основных достоинств конструкции процессора на сверхпроводящих кубитах считается лёгкость её масштабирования, долго ждать следующей версии устройства не придётся. «При переходе к большим числам общий принцип их разложения на простые множители остаётся прежним, — замечает участник исследования Эндрю Клелэнд (Andrew Cleland). — Нам просто нужно будет увеличить количество элементов, включённых в схему процессора».
Аватара пользователя
dj57rus
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 1110
Зарегистрирован: 07.11.2010, 21:49

Сообщение dj57rus » 04.09.2012, 19:14

Физики из Центра квантовой фотоники Бристольского университета (Великобритания) создали кремниевую микросхему, способную стать элементной базой для квантовых компьютеров. При этом они использовали традиционную технологию «кремний на изоляторе», что позволяет говорить о потенциальной дешевизне разработки.

В отличие от кремниевых микросхем внутри обычного компьютера, изделие бристольцев контролирует не потоки электронов, а отдельные фотоны, подверженные таким квантовым эффектам, как суперпозиция (способность фотона находиться одновременно в двух местах) и запутанность (тесное синхронное взаимодействие двух частиц, в том числе при (теоретически) сколь угодно большом расстоянии между ними).

«Используя кремний для манипуляции светом, мы добились того, что микросхемы стали в тысячу с лишним раз меньше, чем устройства, базирующиеся на оптоволоконных материалах», — говорит Марк Томпсон (Mark Thompson), возглавляющий коллектив разработчиков. И действительно, размер новых фотонных микросхем не превышает 10 мкм. По меркам электронных неквантовых устройств это ничто, но для рассматриваемых компьютеров стало колоссальным шагом вперёд. Быть может, именно теперь получится выбраться за пределы нынешней стадии развития, когда создать удаётся лишь квантовые мини-компьютеры всего в несколько кубитов.

Среди прочего кремниевая реализация квантовой элементной базы позволит, по мнению авторов, совместить квантовые и обычные компьютеры в одном гибридном устройстве — черта, о которой раньше можно было только мечтать.
Аватара пользователя
dj57rus
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 1110
Зарегистрирован: 07.11.2010, 21:49

Сообщение dj57rus » 27.03.2013, 12:40

Углеродные нанотрубки могут стать кубитами будущих квантовых компьютеров

Изображение
Колебательная система с углеродной нанотрубкой

Практически во всех исследованиях, связанных с квантовыми вычислениями и квантовыми компьютерами, ученые в качестве квантовых битов (кубитов) используют заряженные частицы, пойманные и удерживаемые в электромагнитных ловушках. Эти заряженные частицы, будь это крошечные электроны или огромные ядра атомов тяжелых элементов, чрезвычайно чувствительны к внешним электромагнитным вмешательствам извне, поэтому такие системы не очень стабильны и требуют очень тщательной экранировки и электромагнитной защиты. Ученые-физики из Технического университета Мюнхена (Technische Universitaet Muenchen, TUM) в своих исследованиях пошли по несколько иному пути, они обнаружили, что в качестве кубитов квантовых компьютеров можно использовать углеродные нанотрубки.

Информация в таких нанотрубочных кубитах может храниться и обрабатываться в виде механических колебаний возбужденной особым образом нанотрубки. Так как углеродные нанотрубки и другие наномеханические устройства не имеют электрического заряда, они намного менее чувствительны к внешним электромагнитным воздействиям, нежели заряженные частицы, а компьютеры, использующие квантово-механические эффекты и явления могут обладать большей стабильностью, нежели их собратья на основе заряженных частиц, обеспечивая при этом производительность, во много раз превосходящую производительность современных кремниевых компьютеров.

Для того, чтобы использовать углеродную нанотрубку в качестве квантового бита, ее закрепляют с обоих концов, оставляя среднюю часть свободной. Возбуждаемая особым образом, эта нанотрубка колеблется с определенной частотой как натянутая струна гитары, и делает это в течение достаточно продолжительного промежутка времени.

"Можно было ожидать, что колебания такой системы затухнут достаточно быстро" - рассказывает Саймон Рипс (Simon Rips), один из ученых, принимавший участие в данных исследованиях, - "Но, фактически, нанотрубка совершает около миллиона колебаний, что происходит с учетом частоты ее колебаний в течение одной секунды времени. Такого времени с большим запасом достаточно для того, чтобы использовать колебания нанотрубки для хранения и обработки квантовой информации".

Такая нанотрубочная "струна" может колебаться сразу в нескольких пространственно-энергетических состояниях, которые являются эквивалентом квантовых состояний заряженных частиц. Для того, чтобы систематизировать колебания наотрубки ученым пришлось прибегнуть к уловке, за счет комбинации создаваемых электрических полей колебательная система может принимать только лишь два состояния. В этом случае информация может быть записана и считана с помощью достаточно традиционных оптико-электрических методов.

"В основе нашей идеи лежат доступные технологии, не требующие особых затрат и сложных технологических приемов для их реализации" - рассказывает Михаэль Хартманн (Michael Hartmann), ученый, возглавляющий исследовательскую группу квантовой оптики и квантовой динамики (Emmy Noether research group Quantum Optics and Quantum Dynamics) в Техническом университете Мюнхена, - "Мы надеемся, что наши исследования сделают на шаг ближе момент появления реальных квантовых компьютеров".
Аватара пользователя
dj57rus
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 1110
Зарегистрирован: 07.11.2010, 21:49

Сообщение dj57rus » 23.06.2014, 09:09

Квантовый компьютер D-Wave провалил очередной тест на быстродействие

Изображение
Компьютер D-Wave

Сравнительный тест на быстродействие, в котором принимали участие квантовый и обычный компьютеры, закончился ничьей. Результаты этого теста демонстрируют, что коммерческий квантовый компьютер D-Wave, который был разработан и изготовлен известной канадской компанией D-Wave Systems, работает не быстрее компьютера, стоящего на вашем столе.

В теории, квантовые компьютеры, которые работают за счет причудливых законов квантовой механики, должен выполнять вычисления с такой скоростью, что перед ней померкнет скорость даже самых мощных современных суперкомпьютеров. Обычные компьютеры работают с информацией, представленной в виде логических 1 и 0, так называемых битов. Квантовые компьютеры используют квантовые биты на основе атомов или субатомных частиц, называемые кубитами, которые могут принимать значение 1, 0 и двух предыдущих значений одновременно, что называется состоянием квантовой суперпозиции. С технической точки зрения это позволяет квантовому компьютеру проверять одновременно огромное количество возможных вариантов решения задачи. И эта способность быстрых параллельных вычислений квантового компьютера называется термином "квантовое ускорение".

Начиная с 2011 года компания D-Wave Systems разрабатывает и производит вычислительные системы, в которых реализована технология квантовых адиабатных вычислений. Эта особенность систем D-Wave является причиной возникновения волны скепсиса касательно преимуществ компьютеров D-Wave перед другими вычислительными системами. И именно этот скепсис является причиной проведения самых всевозможных тестов на производительность, выполняемых на квантовом компьютере D-Wave, которые очень часто дают совершенно противоположные результаты. К примеру, в прошлом году специалисты НАСА и компании Google, произведя расчеты некоторых стандартных алгоритмов, выяснили, что на некоторых из них компьютер D-Wave демонстрирует производительность, в 3600 раз превышающую производительность среднестатистического обычного компьютера.

Изображение
Процессор квантового компьютера

Некоторые из экспертов в области информационных технологий считают, что тесты компании Google были проведены не совсем корректно из-за отсутствия какой-либо оптимизации используемых алгоритмов. И недавно другая группа исследователей провела еще одни сравнительные испытания на серии алгоритмов, которые с их точки зрения одинаково хорошо подходят для вычислений, как на квантовых, так и на обычных компьютерах.

"Мы не обнаружили доказательств наличия квантового ускорения" - рассказывает Мэттиас Тройер (Matthias Troyer), физик из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюрихе, соавтор материала, опубликованного в последнем выпуске журнала Science, - "При решении широкого ряда самых разнообразных задач квантовый компьютер работал ничуть не быстрее обычного компьютера".

Во время тестов ученые обнаружили ряд алгоритмов, которые на квантовом компьютере выполнялись в пять раз быстрее, чем на обычном. Однако нашлись и такие алгоритмы, на которых квантовый компьютер проигрывал обычному аж в целых 100 раз. Несмотря на такое положение дел, это является внушительным достижением, считает Мэттиас Тройер, ведь совершенно новые технологии, реализованные в компьютере D-Wave, не отстают от современных процессоров, архитектура которых была неоднократно отшлифована за несколько десятилетий.

Изображение
Кубиты квантового процессора

Следует отметить, что провал последнего теста еще не является концом для компьютеров D-Wave. "Эффекты квантового ускорения могут проявиться на других типах алгоритмов" - считают представители компании D-Wave Systems, - "Те алгоритмы, которые использовала группа Тройера, слишком просты и легки даже для совсем слабых устаревших компьютеров. Для того, чтобы компьютер D-Wave смог действительно продемонстрировать всю свою мощь, ему нужно подсунуть очень сложную и многоплановую задачу".

Тем не менее, у компании D-Wave Systems еще имеется "туз в рукаве", который она пока не спешит доставать. В настоящее время объединенная группа специалистов из НАСА и компании Google уже подходит к завершению собственного тестирования квантового компьютера D-Wave на алгоритмах, оптимизированных для выполнения на квантовом адиабатном компьютере. И в недалеком будущем результаты этого тестирования будут опубликованы, что может стать причиной резкого взлета или падения "акций" компьютера D-Wave.

Тем временем, группа Тройера и другие группы, имеющие доступ к компьютерам D-Wave, продолжают заниматься поисками алгоритмов, на которых во всю мощь может проявиться эффект квантового ускорения. В существующих теориях, да и в результатах проводимых экспериментов, нет даже намеков на полное исключение возможности существования таких алгоритмов. И эти алгоритмы следует искать среди ряда сложных задачи оптимизации, под которые идеально подходит архитектура квантового компьютера D-Wave.
Аватара пользователя
dj57rus
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 1110
Зарегистрирован: 07.11.2010, 21:49

Сообщение Xygi » 23.06.2014, 19:52

Ну как бы практически ни о чём статья, на мой взгляд) И с претенциозным заголовком, чтоб запахло жареным - то провалил тест, то тест закончился ничьей.
Хорошо известно, что квантовые компьютеры изначально не предназначены, чтоб обгонять обычные компы по всем направлениям. По идее они должны показывать своё преимущество в задачах с перебором множества вариантов.
И вот ещё про D-Wave:
С 2011 года американская компания D-Wave продает квантовые компьютеры со 128-кубитным чипсетом. Однако в научном сообществе машину воспринимают скептически: компания не может доказать или не утруждает себя доказательством, что аппарат в действительности является квантовым компьютером. В частности, нет данных о том, что все 128 кубитов вовлечены в эффект квантовой запутанности. По некоторым сведениям, компьютер представляет собой объединение 8-кубитных чипов.

Кроме того, D-Wave — это, по сути, адиабатический квантовый компьютер, в котором не происходит перехода кубитов с одного энергетического уровня на другой. Вместо этого используются небольшие колебания нижнего состояния, в котором кубит более стабилен и в меньшей степени подвержен шумам. Адиабатический компьютер не позволяет реализовать основные квантовые алгоритмы, а использует лишь особые узкоспециализированные механизмы вычислений.
Популярная Механика
Аватара пользователя
Xygi
Друг ЦИАН
Друг ЦИАН
 
Сообщения: 1
Зарегистрирован: 11.06.2014, 13:20



Вернуться в Компьютерный центр



Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: Google [Bot], Yandex [Bot]