Новостная лента

2017, возможно, станет годом квантовых компьютеров

07.01.2016

Квантовый компьютинг рассматривают, причем уже давно, как одну из тех технологий, ждать которую придется еще лет двадцать. Но 2017 г. имеет все шансы стать годом прорыва. Компьютерные гиганты Google и Microsoft наняли технические светила и поставили на этот год амбициозные цели. Их амбиции отражают тенденцию, которая сегодня актуальна как для стартапов, так и для исследовательских лабораторий, и заключается в переходе от чистой науки до инженерных разработок. «Люди начали строить по-настоящему рабочие машины. Я раньше такого не видел. Это уже не чистая наука», – говорит физик из Университета Мэриленда и соучредитель стартапа IonQ Кристофер Монро.

 

Google начал работу над разновидностью сверхпроводниковой квантово-вычислительной машины в 2014 г. В планах компании – провести в ближайшее время (в этом году или в начале следующего) вычисление, которое выходит далеко за пределы возможностей классических компьютеров (даже самых мощных из них). Ее конкурент – Microsoft – бьется над интригующей, но еще непроверенной идеей топологического квантового компьютинга и стремится продемонстрировать ее успешность.

 

Стартапы, которые разрабатывают квантовые компьютеры также активно «разогреваются». Кристофер Монро планирует пригласить в свою IonQ активных и преданных научных работников и инженеров. А соучредитель стартапа Quantum Circuits, физик из Йельского университета Роберт Шулькопф и бывший физик IBM Чэд Ріґетті, который основал компанию Rigetti в Беркли (Калифорния), говорят, что в 2017 г. планируют достичь важных технологических рубежей.

 

В академических лабораториях царят такие же чувства. «Мы уже проверили все функции и компоненты, которые нам нужны», – говорит Шулькопф, который продолжает руководить группой, что планирует создать функциональный квантовый компьютер в Йельском университете. Хотя для того, чтобы компоненты квантового компьютера заставить успешно работать еще нужно провести несколько экспериментов, наибольшие вызовы сейчас стоят уже не перед теоретиками, а перед инженерами. Квантовый компьютер с наибольшим количеством кубитов – 20 – тестируют в академической лаборатории Университета Инсбрука (Австрия) под руководством Райнера Блатта.

 

Классические компьютеры кодируют информацию в биты, которые могут находиться в одном из двух состояний (1 или 0). Квантовые биты – кубиты могут находиться в суперпозиции в двух этих состояниях одновременно. Это, а также такое свойство квантовых систем, как спутанность, позволяют квантовым компьютерам производить несколько вычислений одновременно. Количество таких вычислений теоретически должно удваиваться с каждым дополнительным кубітом, что ведет к экспоненциального роста скорости.

 

Такая скорость должна позволить квантовым компьютерам выполнять недостижимые для классических компьютеров задачи, в частности обрабатывать очень большие базы данных и проводить математические операции с очень большими числами. Такие машины обещают быть очень полезными для химиков, поскольку позволяют осуществить квантовое моделирование химических реакций и понять их механизмы вплоть до мельчайших деталей.

 

Существует несколько альернативних подходов к технологии квантового компьютинга, среди которых есть два безусловных лидера. Один из них, пионером которого был Шулькопф и который переняли Google, IBM, Rigetti и Quantum Circuits, основывается на закодовуванні квантовых состояний как колебательных токов в сверхпроводящих контурах. Другой, который апробовують IonQ и несколько научных лабораторий, кодирует кубиты в отдельные ионы, которые удерживают электромагнитным полем в вакуумных ловушках.

 

Microsoft тем временем работает над технологией, которая на практике показала себя наименьшее из всех, но потенциально может быть очень успешной. В основе т. зв. «топологического квантового компьютинга» лежит принцип возбуждений материи, что кодируют информацию в закрученные структуры, напоминающие косы. Информация, хранимая в таких кубитах, должно быть гораздо более устойчивым к внешним возбуждений, а также легче поддаваться коррекции ошибок.

 

Никто еще не смог получить таких структур, не говоря уже о топологические кубиты, но Microsoft наняла ведущих специалистов в этой области, в частности Лео Кувенховена из Дельфтского университета в Нидерландах, который в лаборатории создал то, что напоминает правильный тип возбуждения. «Я говорю своим студентам, что 2017 г. станет годом плетение кос», – говорит Кувенховен.

 

Другие ученые более сдержанны в прогнозах. «Я не делаю пресс-релизов относительно будущего», – утверждает Райнер Блатт. А физик из Национального института стандартов и технологий в Боулдере (Колорадо) Дэвид Вайнленд, который возглавляет лабораторию, которая исследует ионные ловушки, также воздерживается от прогнозов: «Я оптимист в длительной перспективе, но насколько “длительным” есть эта перспектива, сейчас я сказать не могу».

 

Davide Castelvecchi

Quantum Computers Ready to Leap Out of the Lab in 2017

Scientific American, 4/01/2017

Отреферировал Евгений Ланюк

You Might Also Like

Loading...

Нет комментариев

Комментировать

Яндекс.Метрика