Про квантовые компьютеры

Команда Михаил Лукина создала в 2017 году один из самых мощных квантовых компьютеров. С помощью ученого РБК разбирается, каковы критерии успеха в квантовой гонке и когда стоит ждать квантового превосходства


Фото: Фото: Саша Маслов (Sasha Maslov) для РБК

Двадцать лет назад квантовые компьютеры считались фантастикой, а скоро они будут удивлять нас не больше, чем обычный ПК. «Я думаю, лет через пять-десять уже во многих областях человеческой деятельности без квантовых технологий обойтись будет невозможно», — говорит профессор Гарварда Михаил Лукин, команда которого в 2017 году создала один из самых мощных квантовых компьютеров.

Михаил Лукин уехал в Америку около четверти века назад. В 1993 году выпускника факультета физической и квантовой электроники МФТИ пригласил в аспирантуру Техасского университета A&M Марлан Скалли, всемирно известный исследователь в сфере квантовой оптики. В Техасе в 1998 году Лукин защитил диссертацию об использовании лазеров для контроля над средой. Но свои главные научные эксперименты Михаил Лукин сделал в следующем десятилетии в Гарвардском университете. Здесь он стал профессором физики, затем — содиректором Гарвардского центра квантовой физики и Центра ультрахолодных атомов.

«Мне очень повезло: в Гарварде я оказался на особых условиях. Обычный постдок (ученый, недавно получивший степень PhD, что примерно соответствует российскому кандидату наук. — РБК) должен работать в одной научной группе и заниматься каким-то конкретным узкоспециализированным проектом. У меня же была полная свобода», — рассказал Лукин журналу РБК.

Реклама

Кликните на видео для перехода на сайт рекламодателя


RQC изнутри: как устроен Российский квантовый центр Еще 6 фото
Лукин говорит, что его и его коллег много раз звали работать на корпорации, включившиеся в гонку по созданию квантового компьютера, но он неизменно отказывается: «Я бы сказал, до сих пор самая креативная деятельность в этой области происходит все-таки в университетах».

В атмосфере «рабочей вседозволенности» в течение последних 16 лет ученый и его группа провели эксперименты, поразившие научный мир: вроде остановки света или создания фотонных молекул — материи, похожей на световые мечи из «Звездных войн» — и временных кристаллов, структур, до этого существовавших только в теории. В течение этих лет он также вынашивал идею эксперимента по квантовым вычислениям, который летом 2017-го года прославил Лукина и его лабораторию на весь мир.

Еще в начале 1990-х годов идею создания квантовых компьютеров даже в научном сообществе никто не воспринимал всерьез, говорит Лукин: «Но потом произошло сразу две, если можно так сказать, революции».

В 1994 году американец Питер Шор разработал квантовый алгоритм факторизации, названный потом его именем. «Умножить два простых числа, даже очень больших — просто, а найти, на какие простые множители делится большое число — очень сложная для компьютера задача. Факторизация лежит в основе всей современной криптографии», — объясняет Лукин.


Фото: Фото: Саша Маслов (Sasha Maslov) для РБК

Обычные компьютеры способны взламывать современные криптографические системы, но у них на это уходит так много ресурсов и времени, что результат оказывается бесполезным. Квантовый же компьютер сможет решать такие задачи практически мгновенно, и алгоритм Шора стал первым доказательством практического смысла создания таких устройств. «Во-вторых, в то же самое время произошли большие сдвиги в экспериментальной физике: ученые научились хорошо охлаждать атомы, изолировать отдельные частицы», — продолжает Лукин.

В том же поворотном для квантовых компьютеров 1994 году вышла научная статья двух европейских физиков, Петера Цоллера и Хуана Игнасио Сирака, в которой они описали квантовый компьютер с использованием ионной ловушки. «Квантовая информатика только зарождалась, у других исследователей были лишь абстрактные идеи квантовых компьютеров, никто всерьез даже не размышлял, можно его сделать или нет. Публикация Цоллера и Сирака изменила все: стало ясно, что построить квантовый компьютер возможно, и даже появилось конкретное предложение как», — вспоминает Лукин.

С авторами статьи Михаил встретился в начале 2000-х: «Они уже были известными людьми, а я — молодым начинающим ученым. Но оказалось, что наши идеи очень похожи. Мы объединили усилия и написали серию статей, в которых теоретически описали идеи, легшие в основу нашей сегодняшней практической работы».

В 2000-х многие научные группы начали проводить эксперименты на сверхпроводниках — материалах, при низких температурах полностью теряющих электрическое сопротивление. Группа Лукина, в свою очередь, решила попробовать сделать упор на «холодных атомах» — частицах, охлажденных практически до абсолютного нуля и помещенных в оптические ловушки, созданные лазерами. При соблюдении необходимых условий их можно использовать в качестве достаточно стабильных квантовых битов (кубитов).

Делать реальный квантовый вычислитель Лукин в середине 2000-х не решился: проект казался слишком рискованным, не хватало технологической базы. Несколько лет его группа в Гарварде изучала другие способы сделать кубиты для квантового компьютера — например, из примесей в алмазе. Из таких исследований появлялись и другие практические проекты: например, бывшие студенты профессора придумали, как из алмазов делать квантовые сенсоры для медицины.

В 2010-х годах квантовые вычисления перестали обсуждать исключительно в лабораториях научных центров — ими всерьез заинтересовались крупные ИТ-компании.

Несколько лет назад о намерении построить работающие прототипы квантовых компьютеров заявила не только давно изучавшая эту сферу компания IBM, но и ранее не замеченные в ней Google, Intel и Microsoft.
При этом канадская компания D-Wave с 2011 года уже выпускает и продает «настоящие квантовые компьютеры» — сначала мощностью 16, затем 28, а спустя пару лет — 512 кубит. Сегодня компания предлагает уже 2000-кубитные компьютеры. У D-Wave серьезный пул покупателей: Google, NASA, Lockheed Martin, Volkswagen Group. Непосвященному человеку может показаться, что квантовое будущее уже наступило — и да, и нет.

D-Wave выпускает так называемые адиабатические компьютеры — для понимания их отличий от полноценных квантовых компьютеров придется прочитать хотя бы краткий курс квантовой физики. В прикладном смысле разница заключается в том, что компьютеры D-Wave способны решать только очень узкий круг задач, связанных с оптимизацией. В Google, например, для компьютера D-Wave подобрали одну задачу, которую адиабатический компьютер решил в миллионы раз быстрее, чем классический. Но извлечь из этого реальную пользу было нельзя, а для решения других задач машина не предназначена. Успехи в области создания «настоящих» квантовых компьютеров скромнее: до последнего времени их мощность не превышала 17–20 кубитов, и Лукин говорит, что пару лет назад не верил в возможность создания устройства большей мощности. Но летом 2017 года группа Лукина сообщила о создании работающего прототипа квантового симулятора на 51 кубит, а буквально через месяц группа профессора Кристофера Монро из Мэрилендского университета заявила о создании симулятора на 53 кубита. Устройства и результаты первых экспериментов, проведенных на них, описаны в статье, опубликованной в журнале Nature в конце ноября.
Атомы в оптических ловушках и сверхпроводники — это сегодня две опережающие все другие технологии создания квантовых компьютеров, рассказал журналу РБК профессор Кристофер Монро. «Оба подхода сейчас находятся на этапе, когда у нас уже есть четкое представление о том, как строить довольно большие устройства, и есть идеи, как их масштабировать, — отметил он. — Сверхпроводники пока что показывают более низкую производительность, но поскольку кубиты здесь печатаются на чипе, их легче масштабировать. С атомами работать проще, потому что каждый атомный кубит идентичен по определению. Существуют и другие, похожие технологии, которые нас догоняют, в том числе нейтральные атомные кубиты, которые делает группа Михаила Лукина».

Количество кубитов кажется простым и понятным критерием успеха, но в квантовой физике ничего не бывает простым и понятным. Количество кубитов — лишь одна из трех «осей», на которых строится квантовый компьютер, объясняет профессор Лукин. Вторая — когерентность, способность кубитов находиться в состоянии суперпозиции (вспомните про кота Шредингера), быть одновременно и нулем, и единицей — на этом явлении квантовой механики основана вся теория квантовых вычислений.

Этой способностью определяется время, в течение которого машина может работать: чем дольше время когерентности, тем больше вычислений компьютер способен провести. «Если у вас миллион кубитов, но вы на них не можете сделать достаточное число операций, то у вас квантового компьютера не получится. Например, у компьютеров D-Wave каждый из первоначальных кубитов имеет настолько низкую когерентность, что непонятно, есть ли там вообще квантовые свойства или нет», — говорит Лукин.

Наконец, третья «ось» — это степень программируемости, она описывает, сколько задач разного типа с помощью квантового компьютера можно решать, продолжает Лукин. «Наш симулятор обладает достаточно хорошей когерентностью и довольно большим количеством кубитов, но все это есть и у других систем. Что важно — нам удалось сделать систему с высокой степенью программируемости», — утверждает он.

Разница между квантовым симулятором и универсальным квантовым компьютером заключается в том, что первый можно запрограммировать на выполнение только определенного вида задач, объясняет профессор Монро: «Но прелесть в том, что симулятор можно в будущем превратить в универсальный компьютер». Правда, провести четкую грань между ними не всегда возможно, добавляет Лукин.

«Квантовый симулятор, который можно запрограммировать произвольным образом, становится универсальным. Получается, что грань между компьютером и симулятором очень размыта, и сейчас непонятно, можно ли вообще ее определить. Но это нормально, мы сейчас находимся буквально на переднем крае науки, и подобное происходит со всеми новыми явлениями», — объясняет ученый.

Оптимизм без доказательств

Даже ученые пока не берутся очертить весь круг задач, в которых квантовый компьютер будет превосходить обычный. «Алгоритм Шора в некотором смысле уникален, потому что это одна из немногих задач, про которую мы точно знаем, что с ней квантовый компьютер справится лучше обычного, это доказано. Есть множество других очень многообещающих алгоритмов, в том числе для той же комбинаторной оптимизации, для которых пока что нет никаких доказательств», — разводит руками Лукин.


Фото: Фото: Саша Маслов (Sasha Maslov) для РБК

С одной стороны, именно алгоритм Шора и неизбежность квантового взлома криптографических систем защиты информации привлекли в эту сферу большие государственные деньги. Лидирует в этом смысле Китай, который недавно пообещал вложить в строительство нового квантового центра $11,5 млрд. С другой стороны, расшифровка кодов станет пусть важной, но небольшой частью того, что смогут делать квантовые компьютеры, надеется Лукин. «Мне не нравится в алгоритме Шора, что он несет в основном деструктивную силу. Однако я уверен: еще до того как он будет реализован, квантовый компьютер успеет принести много пользы человечеству», — говорит он.

В опубликованной в конце ноября статье в журнале Nature ученые рассказали, что им удалось увидеть образование квантовых кристаллов — материала, который может использоваться для создания квантовой памяти в квантовых компьютерах. «То, что мы сделали, впрямую промоделировать на классических компьютерах невозможно, с этой точки зрения можно сказать, что квантовое превосходство уже продемонстрировано, — говорит Лукин. — Это важно для науки: мы уже вошли в предел, когда квантовые компьютеры начинают приносить пользу».

Считается, что квантовое превосходство будет достигнуто, когда квантовые компьютеры будут справляться с практическими задачами лучше, чем классические суперкомпьютеры. Мощность классических компьютеров постоянно растет, но есть класс задач, справиться с которыми им все равно не хватит ресурса, и это не исправить простым наращиванием вычислительных возможностей, объясняет Лукин. Среди них, например, задачи комбинаторной оптимизации, которые есть в любой области.

«Классический пример — задача коммивояжера. Представим, что «Аэрофлот» хочет оптимизировать маршруты перелетов так, чтобы тратить меньше топлива и при этом покрывать большую территорию и сделать вылеты удобными для пассажиров. Классический компьютер плохо справляется с таким типом задач, они для него слишком сложные, слишком много вариантов ответов. Все, что он может — по очереди перебирать разные варианты, это занимает огромное количество времени и требует больших мощностей», — объясняет Лукин.

Квантовый компьютер способен перебирать эти варианты не последовательно, а параллельно, что фантастически ускоряет процесс расчета — буквально минуты вместо лет. Эффективное решение таких задач чрезвычайно важно для современных областей информатики, например для искусственного интеллекта или машинного обучения, добавляет Лукин.

Среди других возможных применений квантового компьютера физики называют моделирование новых материалов с заданными свойствами и разных химических процессов. «Даже простые химические реакции очень сложно моделировать на классических компьютерах, потому что есть очень много вариантов их протекания, — объясняет Лукин. — Квантовым компьютерам это, вполне вероятно, окажется под силу. А повышение эффективности какой-нибудь химической реакции буквально на пару процентов способно создать новую индустрию». С ним соглашается и Монро: главные перспективы для квантовых вычислений он видит в логистике, создании новых материалов и лекарств в фармацевтике, а также в самой разнообразной оптимизации.

Одна из главных проблем, которую предстоит решить физикам и инженерам, — масштабирование квантовых компьютеров. «Сегодня мы точно не знаем, как масштабировать эти системы за пределами примерно 1 тыс. кубитов. Есть разные идеи, самая многообещающая из них, на мой взгляд, — идея модульной архитектуры, — рассказывает Лукин. — Вместо того чтобы добавлять все больше кубитов в одну машину, мы создаем сеть из квантовых компьютеров. Каждый вычислитель мощностью пару сотен кубитов соединяется во что-то вроде «квантового интернета». Над подобными концепциями сейчас работают несколько групп, в том числе группа Лукина, но все находятся на относительно ранних этапах.

В гарвардской группе Михаила работают около 30 человек, но над квантовым симулятором — гораздо больше: он создавался совместными усилиями трех научных лабораторий. Всего в мире, по словам Лукина, около десяти подобных центров, где идут разработки на переднем крае квантовых технологий. Большинство из них сейчас уходит от чистых физических экспериментов в сторону практических разработок, и все больше растет роль корпораций. «В дополнение к чистой науке сейчас нужно решать и инженерные задачи, которые можно четко поставить, а это гораздо быстрее и эффективнее делается в компаниях, а не в университетах, — говорит Лукин. — Мы уже знаем, как построить достаточно большой квантовый компьютер, теперь нужно сделать так, чтобы система работала не на уровне «разберется только аспирант», а на уровне «пришел, включил, работает». Именно в этом, а еще в поиске практических приложений частные компании очень сильны».

В ближайшие пять лет будет создано множество работающих квантовых машин, уверен Монро. А через десять лет появится полноценный квантовый компьютер, программируемый людьми, которые не знают и не особенно заботятся о том, как он устроен внутри, считает он: «Именно тогда начнется поиск его реальных практических приложений». Сейчас универсальные квантовые компьютеры на несколько десятков кубитов могут работать лишь с искусственно созданными алгоритмами, продолжает Монро: «И это не так уж интересно, потому что такую небольшую систему можно легко смоделировать на обычном компьютере».

Квантовые компьютеры находятся на том же этапе, на котором в свое время были первые классические компьютеры, говорит Лукин: «Об этом часто говорит сам Питер Шор: тогда тоже были какие-то идеи об алгоритмах, которые, может быть, будут эффективно работать, а может, и нет». Когда первые классические компьютеры стали реальными устройствами, ученые и инженеры стали тестировать на них эти алгоритмы, и многие из них оказались очень эффективными, говорит Лукин: «Думаю, то же случится и с квантовыми алгоритмами».

Станет ли квантовый компьютер таким же привычным устройством, каким стал обычный ПК? Пока этого никто не знает, все будет зависеть от конкретных примеров и приложений, которые могут стать частью нашей жизни, отвечает Михаил Лукин. «Кто бы мог подумать даже 20 лет назад, что это будет настоящий компьютер», — заключает он, указывая на лежащий перед ним сотовый телефон.

Думается мне, перспективы колоссальные. Я про квантовые компьютеры еще в университете услышал, в конце 90-х.

Кому: Goblin

> Интересно, каковы перспективы применения в военном деле.

Криптография же.
Главная страшилка - придут квантовые компьютеры и превратят все современные методы шифрования информации в тыкву. Насколько эти опасения обоснованны - другой вопрос.

Владелец квантового компьютера замайнит себе все биткоины за пару дней ))
Очень перспективное направление!!!

> Интересно, каковы перспективы применения в военном деле.

Ну как минимум вот это и в военной логистике найдет применение:

Кому: Цитата, #1

> Классический пример — задача коммивояжера

Плюс из того, что там пишут, еще криптография шагнет вперед, очевидно.

Сколько различных роликов по данной теме, в этом самом интернете просмотрел, сколько научно-популярных статей прочитал, но так и не понял, как же это чудо чудное работает. Но все равно интересно.
С обыкновенными битами и программировании все более менее понятно - "0" и "1" (соответствует - "Нет" и "Да")из оной основы уже следуют более сложные логические построения. Все построено на обыкновенной логике.

Но как писать программы на основе этих треклятых кубитов - "0","1", "0 и 1 одновременно"?
Кто эти люди, которые смогут или уже могут программировать на данной основе?
Как будут выглядеть логические построения на данной основе и возможны ли они вообще?

Совсем недавно выступал дяденька, рассказывал про квантовую механику, и в том числе про квантовую телепортацию и слегка - про квантовые компьютеры.
Так вот, он сказал, что квантовые компьютеры в принципе могут делать лишь единицы задач, в том числе - факторизацию. Что очень важно для взлома систем шифрования с открытым ключом RSA.
И вот, после многолетних усилий смогли с помощью алгоритма Шора уверенно разложить на простые множители число 15.
Мое мнение - ерунда это все. Даже ярые поклонники квантовых компьютеров не в состоянии объяснить, какая там используется математика и какие задачи и как они решают. И почему надо это все делать именно на настоящих квантовых частицах, а не смоделировать эти кубиты с помощью обычных процессоров.
Еще очень сильно смущает тот факт, что результат квантовых операций - носит случайный характер. В том числе и при разложении на простые множители. А простое число - оно точное, плюс-минус единица, и все, простое число превращается в непростое.

Кто-нибудь в курсе, а как у нас дела с разработками в области оптических процессоров
обстоят?
А то буржуи уже вот-вот на промышленное использование выйдут, ежели не врут,
конечно.

Кому: Цитата, #1

> Факторизация лежит в основе всей современной криптографии

Он забыл сказать "асимметричной". Также утверждение формально неверно даже с этим добавлением, т.к. есть эллиптические кривые. Сути текста это, правда, не меняет, т.к. для эллиптических кривых тоже есть Шор.
Ускорение взлома симметричных алгоритмов при помощи квантовых компьютеров пока не придумано.

Задача комми слишком сложна, компы не справляются, надо же.
Нет ли здесь петрикизма?

Кому: Yury_L, #7

> Мое мнение - ерунда это все.

Тут одно из двух.
Либо таки ерунда (как в свое время ГТД двигатели считались ерундой), либо же обычный закон: новая необкатанная технология всегда слабее полностью развитой дошедшей до предела старой, но в перспективе обгонит старую только в путь.

> Подготовил кровавый совок специалистов на свою голову.

Специалист не воробей. Вылетит — не поймаешь.

Кому: Vrungel, #6

> Но как писать программы на основе этих треклятых кубитов - "0","1", "0 и 1 одновременно"?

Настанет золотой век диалектики, где "НЕТ" содержит в себе свое отрицание!

Кому: Vrungel, #6

> Но как писать программы на основе этих треклятых кубитов - "0","1", "0 и 1 одновременно"?

Попробуй глянуть сюда https://arxiv.org/pdf/1606.09225.pdf, можно еще посмотреть внимательно на ссылки в статье с 11 по 22.

Кому: Vrungel, #6

Я искал и не нашёл ни одной решённой задачи на уже существующих квантовых компьютерах.
А если учесть, что там используется квантовая запутанность, которая постулирует передачу информации о запутанных фотонах не просто быстрее скорости света, а вообще мгновенно - то я пока наблюдаю хайп, большие бабки и много мошенничества.

Кому: Лещук Валерий, #15

А как же квантомеханическая связь из Mass Effect???

У человечества есть все шансы не узнать о перспективах квантовых компьютерах в военном деле. Благодаря "устаревшим" технологиям середины прошлого века

Задача комивояжора NP-hard. Квантовый компьютер сможет увеличить скорость ее решения на корень из N где N количество городов. Для NP-hard задачи такое ускорение не сильно что-то изменит.

Кому: Yury_L, #7

>Еще очень сильно смущает тот факт, что результат квантовых операций - носит случайный характер

Вероятностный. Насколько я понял суть квантовых битов, способность квантового бита Одновременно содержать и 0 и 1 означает, что он будет содержать либо 0, либо 1 с определенной вероятностью, и как раз скорость вычислений увеличивается потому, что не нужно перебирать многочисленные варианты 0 и 1, эти варианты уже есть - вычислены.
Но программировать в таких условиях сейчас могут толькорешение только узкого круга задач.

Кому: vasmann, #11

>новая необкатанная технология всегда слабее полностью развитой дошедшей до предела старой, но в перспективе обгонит старую только в путь.

Квантовая диалектика! )

Кому: Лещук Валерий, #15

>которая постулирует передачу информации о запутанных фотонах не просто быстрее скорости света

Вообще, при квантовой запутанности информация не передается, насколько я понял. Просто, когда ученые запутывают частицы, сразу появляется информация не только о том, какая из частиц какое состояние имеет, но и какое состояние будет иметь, если изменится состояние другой частицы.
То есть информация уде имеется и никуда не передается... Но, вообще, я сварщик не настоящий! :)

Кому: Faithless, #18

А ну как окажется, что для этих квантовых компьютеров что P, что NP... Проблема-то открытая.

Кому: Лещук Валерий, #15

> А если учесть, что там используется квантовая запутанность, которая постулирует передачу информации о запутанных фотонах не просто быстрее скорости света, а вообще мгновенно - то я пока наблюдаю хайп, большие бабки и много мошенничества.

Нет там никакой передачи быстрее скорости света. По факту один источник пересылает двум абонентам гарантированно одинаковые послания (по большому счёту бессмысленные). Просто набор белиберды. После приёма один из абонентов независимым каналом связи присылает второму как белиберду читать. Таким образом по факту источник запутанных частиц является источником ключа для расшифровки независимого сообщения. И ключ и сообщение лишены смысла, а в информационный поток складываются только вместе. Самая фишка в том, что при попытке перехвата квантового "ключа" один из абонентов гарантированно не получает свою часть информации и комплекс словарь+сообщение распадется. Т.е. невозможно перехватить сигнал. Сам процесс перехвата делает сообщение нечитаемым.

Кому: vasmann, #11

> Тут одно из двух.
> Либо таки ерунда (как в свое время ГТД двигатели считались ерундой), либо же обычный закон: новая необкатанная технология всегда слабее полностью развитой дошедшей до предела старой, но в перспективе обгонит старую только в путь.

К идее квантовых компьютеров, по крайней мере, как их описывают, очень много принципиальных вопросов.
1. Почему нельзя создать макроаналог этого самого кубита? Какие такие операции нельзя воспроизвести с помощью цифровых устройств? Помнится, когда на заре цифровой обработки надо было на очень высокой частоте дискретизации сделать цифровой преобразователь частоты, мы поступили просто: поставили ПЗУ и записали туда все возможные результаты данной операции. И на часть шины данных подавали входной сигнал, а на другую часть - код опорного сигнала. И получали на выходе результат. Практически мгновенно.
2. Использование настоящих квантовых частиц - как установить квантовую частицу в нужное квантовое состояние? Как хранить квантовое состояние? Ведь любое взаимодействие с внешним миром изменяет квантовое состояние частицы. И наконец, как считать результат?
3. У настоящих квантовых частиц предельно низкий уровень энергии. И это вызывает большие сомнения с точки зрения теории сигналов и теории информации. Какое будет соотношение сигнал/шум и какая будет пропускная способность канала передачи данных при работе с квантовыми частицами.

Про систему команд и математику я уже упоминал. Все адепты квантовых компьютеров говорят одно - команды там - другие, и математика - другая. Еще упоминали нечеткую логику.

Кому: OldKnight, #19

> Вообще, при квантовой запутанности информация не передается, насколько я понял. Просто, когда ученые запутывают частицы, сразу появляется информация не только о том, какая из частиц какое состояние имеет, но и какое состояние будет иметь, если изменится состояние другой частицы.

Никак нет. При получении одной квантовой частицы и определении ее состояния, можно определить состояние другой запутанной частицы. И то при условии, если с ней ничего не случилось. Если у одной из частиц в результате каких-то взаимодействий поменяется квантовое состояние, то запутанность мгновенно разрушается. Даже быстрей скорости света.

Как работает логика параллельных вычислений совершенно непонятно. Если обычный, транзисторный процессор производит вычисления как наш мозг, в один поток, то в данном случае природа другая. С точки зрения общих предположений, каждый квант или частица выступает процессором, а не транзистором, по аналогии с цп. Вообще, выясняется, что в микромире находится ништяков гораздо больше чем в макромире.

Кому: Yury_L, #22

> 1. Почему нельзя создать макроаналог этого самого кубита?

Потому, что квантовые явления проявляются на микроуровне.

> 2. Использование настоящих квантовых частиц - как установить квантовую частицу в нужное квантовое состояние? Как хранить квантовое состояние? Ведь любое взаимодействие с внешним миром изменяет квантовое состояние частицы. И наконец, как считать результат?

Если бы кто-то знал точный ответ, то квантовые компьютеры уже во всю маршировали бы.

Кому: Лещук Валерий, #15

> которая постулирует передачу информации о запутанных фотонах не просто быстрее скорости света

квантовая запутанность не позволяет передавать информацию быстрее скорости света. Квантовая связь работает только в паре с использованием обычного канала связи, медленнее скорости света.

Кому: Yury_L, #23

> то запутанность мгновенно разрушается. Даже быстрей скорости света.

Это не имеет отношения к передаче информации, так что принцип причинности не нарушается.

Не понял, на этих компах квейк будет быстрее или нет?

Кому: OldKnight, #19

> Вероятностный. Насколько я понял суть квантовых битов, способность квантового бита Одновременно содержать и 0 и 1 означает, что он будет содержать либо 0, либо 1 с определенной вероятностью, и как раз скорость вычислений увеличивается потому, что не нужно перебирать многочисленные варианты 0 и 1, эти варианты уже есть - вычислены.

Я в таком случае отвечаю, что в третьем состоянии (или при снятом питании) на выходе микросхемы ОЗУ содержатся все возможные состояния, выбирай любой по вкусу.
А еще есть такая задача о рюкзаке. Дан набор вещей, причем известен вес каждой вещи и вес каждой вещи разный. И вот в рюкзак помещают часть этих вещей, и взвешивают рюкзак. Требуется по весу рюкзака найти, что там лежит.
Задача не решается, кроме отдельных случаев. Даже, по-моему, на этом основана какая-то система шифрования.
Так что подобное достоинство квантовых систем - на самом деле недостаток, ибо изначально порождает ошибки. Особенно при одной выборке. Например, получили на выходе квантовое состояние, равное 5. При заданных вероятностях. Что дальше с этим делать?

Кому: Alek89, #3

> все современные методы шифрования информации в тыкву

достаточно кинуть задачу по взлому в крупный майнинг-пул. Так что уже. А, ну да, и про квантовые компьютеры шуметь побольше, чтоб о реальном взломе говорили поменьше.

Кому: Yury_L, #22

> 3. У настоящих квантовых частиц предельно низкий уровень энергии.

А почему? И что такое "настоящая квантовая частица"?

Кому: Endeavor, #2

> Думается мне, перспективы колоссальные. Я про квантовые компьютеры еще в университете услышал, в конце 90-х.
На дворе 2017, а песни все те-же.

Квантовый компьютер может..., квантовый компьютер способен... Конкретный есть? И параметры есть у него? Кубиты, да. Ах, еще и когерентность. Ах, и это еще не все. А слова то умные...
На пиар ведетесь, мужики. Было же два ролика по физике в декабре. Там и про квантовые вычисления упомянуто. Смотрим в книгу?

Кому: Thungus, #32

> Там и про квантовые вычисления упомянуто.

По мне так квантовая поэзия шибче штырит.

Кому: Alek89, #3

> Главная страшилка - придут квантовые компьютеры и превратят все современные методы шифрования информации в тыкву. Насколько эти опасения обоснованны - другой вопрос.

Еще как обоснованны, камрад. В ЛЭТИ профессор Соколов (ученый с мировым именем) вещал про это. Соль всего этого - принцип неопределенности Гейзенберга и уравнение Шредингера само собой. Если коротко, нельзя понять в каком состоянии находится квантовая система, пока не прочитать ее. При чтении оной все ломается. Коряво объяснил, конечно, но основной смысл такой.

С уважением

Кому: eryx, #8

> Мое мнение - ерунда это все.

Камрад,

Разреши поинтересоваться в каком объеме вам преподавали квантовую физику. Считаешь что таки Шредингер был неправ? Обоснуешь?

С уважением

Кому: vasmann, #11

Камрад,

Квантовый мир он совсем другой, представляешь. Законы макромира являются частным случаем законов микромира. Микромир живет по его правилам, с разрешенными состояниями, орбиталями, волновыми функциями, блекджеком и шлюхами само собой.

Применять "классическую" форму мышления тут принципиально нельзя.

С уважением

Кому: [KUM]TEHb, #25

> Кому: Yury_L, #22
>
> > 1. Почему нельзя создать макроаналог этого самого кубита?
>
> Потому, что квантовые явления проявляются на микроуровне.

И что, они не поддаются никаким правилам? А как их изучают, производят расчеты, наконец?
Если надо для этого именно истинная случайность, а не псевдослучайные величины (хотя зачем это, непонятно), то есть специальные диодные генераторы шума, шум там очень качественный, истинный.

Да, чуть не забыл.
Обычно, когда говорят про квантовые компьютеры, начинают с ущербности двоичной системы счисления. Хотя в самом начале курса информатики учат, что все системы счисления абсолютно равноправны.

Короче говоря, есть серьезное подозрение, что квантовые компьютеры - это просто афера. Где-то я читал, что именно выходцы из СССР получили в Штатах очень серьезный, даже сумасшедший грант под эти квантовые компьютеры. И после этого стали беспощадно банить все заявки, где упоминаются кубиты и квантовые вычисления.

Кому: grobovschik, #31

> 3. У настоящих квантовых частиц предельно низкий уровень энергии.
>
> А почему? И что такое "настоящая квантовая частица"?

Обычно говорят про элементарные частицы, на худой конец, атомы. Но в атомах - уже очень сложная структура, и квантовых состояний там пруд пруди.
Ну вот и посчитайте какова разница двух квантовых состояний, например, электрона, в электрон-вольтах, или ваттах.
А тепловой шум есть везде, независимо то крутизны и стоимости устройства, и равен он, как вещают Священные книги произведению постоянной Больцмана на абсолютную температуру, и это на каждый Гц полосы частот.
Например, при нормальных условиях это примерно минус 200 дБВт/Гц. И такой шум доставляет немало проблем во всяких приемных устройствах, например, в спутниковых системах связи, а про считывание состояния одной элементарной частицы я просто промолчу.

Кому: Eedrena_matrena, #36

> Применять "классическую" форму мышления тут принципиально нельзя.

Все эти кванты-шманты, они не сами по себе, а в головах людей. А люди, они из этого самого, твоего макро мира, с классическим мышлением, со всеми вытекающими отсюда следствиями. Не получится сделать квантовый конмп, который прям со старту порвет как тузик грелку всех остальных, просто в силу того, что нету достаточного набора специалистов и опробованных алгоритмов, реализованных на этих квантовых компах.

Ндя, квантовые компьютеры говорите ...
Анекдот в тему.
Приходит машинистка устраиваться на работу и её спрашивают - с какой скоростью печатаете?
Она отвечает - 60-70 символов в минуту.
Ей снова вопрос - а 90-10 сможете?
Она подумав - смогу.
А 120 сможете?
Она не раздумывая - могу и 200, но такая фигня получается.

Кому: Yury_L, #37

> Короче говоря, есть серьезное подозрение, что квантовые компьютеры - это просто афера. Где-то я читал, что именно выходцы из СССР получили в Штатах очень серьезный, даже сумасшедший грант под эти квантовые компьютеры. И после этого стали беспощадно банить все заявки, где упоминаются кубиты и квантовые вычисления.

Это просто очень нетривиальная задача наподобие управляемого термояда, который в состоянии "вот-вот уже, буквально завтра" пребывает уже полвека и конца-края там не видно.

Кому: УниверСол, #10

> Нет ли здесь петрикизма?

Что такое петрикизма?!

Кому: Yury_L, #37

> И что, они не поддаются никаким правилам? А как их изучают, производят расчеты, наконец?
> Если надо для этого именно истинная случайность, а не псевдослучайные величины (хотя зачем это, непонятно), то есть специальные диодные генераторы шума, шум там очень качественный, истинный.

Для описания правил и существует квантовая механика. Если бы всё было бы как в обычной жизни, то отдельный раздел физики бы не потребовался. Квантовые законы построены не на случайности, а на вероятности.
Создать модель для всех возможных состояний и пересчитывать под любое возможное состояние - задача непреодолимого объёма. Каждый атом хотя бы водорода (с амтомной массой 1, один протон и электрон) состоит из (хотя бы про те что мы знаем) около 20 компонентов. И имеет по несколько вариантов состояния для каждого из них. Модель существования одного атома водорода уже достаточно сложная. А ещё у водорода три изотопа. Ионы водорода. Разные энергетические состояния. Плюс в молекуле водорода два атома (и возможно из разных изотопов). Попытка посчитать все возможные состояния 1 мл водорода превышает по затратам вычислительной мощности все имеющиеся многократно. А квантовая механика позволяет с достаточной точностью описать поведение всего этого хозяйства.
Непонимание всей сложности задачи приводит к классической "ошибке профана", который вследствие ограниченности своих знаний не в состоянии осознать их недостаточность и принимает своё видение за истинное положение дел.

Кому: Eedrena_matrena, #35

> Камрад,
>
> Разреши поинтересоваться в каком объеме вам преподавали квантовую физику. Считаешь что таки Шредингер был неправ? Обоснуешь?
>
> С уважением

В нормальном объеме преподавали. И Шредингер абсолютно прав со своей волновой функцией. И даже квантовые состояния есть.
Но вот идея применить именно настоящие квантовые частицы в компьютерах - дело абсолютно безнадежное. Квантовое состояние сохраняется до первого же взаимодействия ее с другими частицами. А тут надо и устанавливать квантовые частицы в нужное состояние, и как-то хранить ее, а главное, потом что-то с ней делать, и прочитать ее результирующее состояние. А ты попробуй ее еще найди.
Ну и уровни энергии там - предельно низкие.

Принципиальный отказ от макроскопических аналогах квантовых частиц и использование именно отдельных элементарных частиц - вызывает серьезные подозрения в мошенничестве.

Кому: Yury_L, #38

Камрад, с тебя новый офисный стул. Тот самый, который я только сжег своей пылающей жопой. У меня создается впечатление, что ты нахватался где-то по верхам и начинаешь рассуждать.

Ну есть разница в квантовых состояниях, определяемая разрешенными энергетическими уровнями. Дальше что? Какие блин помехи на микроуровне? Ты о чем?

P.S. Пардонь, резковато. Жопа еще пылает.

С уважением

Кому: vasmann, #39

> Не получится сделать квантовый конмп, который прям со старту порвет как тузик грелку всех остальных

Я где-то утверждал, что можно? Наука и техника развивается эволюционным, а не революционным путем. Первый автомобиль был похож на карету. Это раз. Знания человечества удваиваются каждые 50 лет и сейчас нет ни одного человека с абсолютными знаниями. Это два.

Появится он рано или поздно, хочешь ты этого или нет.

С уважением

Кому: Фёдор Рюмин, #28

> Не понял, на этих компах квейк будет быстрее или нет?

Быстрее или нет не знаю, но выглядеть он будет несколько иначе.

1. Каждый игрок будет размазан по всей карте.
2. Изображение на экране будет суммой всех возможных ракурсов из всех возможных точек карты в которой волновая функция игрока не равна нулю. "Вес" каждой точки и ракурсов из нее будет определяться "концентрацией игрока" в данной точке. Можно прикинуть какая нужна мощность не квантового компа для шустрого симулирования такой картинки.
3. Если не реализовано смешанное живо-мертвое состояние, то после получения head shot из ланчера, картинка на мониторе станет четкой в одной из точек респона, а потом опять замоется со скоростью бега игрока, даже если он не давит на кнопки.
4. Кемперить в одной точке игроки (которые точно являются фермионами) смогут, видимо, только в том случае, если их спины противоположны (они из разных команд). Что несколько неожиданно.
5. Ну и так далее в зависимости от выбранного гамильтониана.

Стратегия выигрыша будет сильно зависеть от того, будет ли введена в игру температура, которая будет размывать состояния по энергии на kT, что будет немедленно приводить к сбою фазы. Если температура равна 0, то стратегия выигрыша будет, видимо, сводится к поиску на карте пучностей резонансных состояний и со стрельбой именно в них.
Еще ожидается отстрел только-только отреспонившихся игроков, пока их волновая функция не расплылась.

Как-то так.

"ваш пароль недостаточно надежен, он должен содержать не менее 10 000 символов, заглавные и прописные буквы, китайские и японские иероглифы и немножко квантовой неопределенности"

Цель то какая у ентого квантового компьютера? Взломать пароль... Ой т.е. шифр, который десятилетиями создавался? А ради чего? Государства вваливают кучу денех что бы что? Что бы их же методы шифрования обойти и они же стали более уязвимы? Пока что рассматривается какой-то сфероконь в вакууме от которого даже проку никакого не наблюдается

Кому: Eedrena_matrena, #46

Тогда вообще не понятно о чем и к чему ты говорил.
Мое утверждение: новые технологии на старте проигрывают устоявшимся, развитым старым, но в перспективе рвут старых.
Твое:
> Применять "классическую" форму мышления тут принципиально нельзя.

Кому: Vrungel, #6

> Но как писать программы на основе этих треклятых кубитов - "0","1", "0 и 1 одновременно"?

Возможно, квантовый компьютер позволит нам немножко приблизиться к пониманию женской логики. Потому что в ней есть "да", "нет", "и да и нет", "ни да ни нет", "нет и не проси".

Кому: Yury_L, #38

> Ну вот и посчитайте какова разница двух квантовых состояний

1eV~10000К, комнатная температура 300К. Итого exp(-E/kT)=exp(-30)~10^(-15), вероятность того, что электрон будет находиться не на том уровне. Почему это слишком большая величина? Я что-то не понял. Вроде линии переходов электронов между уровнями для атома гелия, например, были обнаружены на Солнце, а там температура на поверхности 6000К. На Земле несколько прохладнее.

Ватты это, таки, мощность, а не энергия.

Кому: Doom, #42

> Что такое петрикизма?!

Я так понимаю, камрад имеет ввиду такого "учёного" как Петрик.

Кому: IgorN, #51

> Возможно, квантовый компьютер позволит нам немножко приблизиться к пониманию женской логики. Потому что в ней есть "да", "нет", "и да и нет", "ни да ни нет", "нет и не проси"

и еще "делай как хочешь"!!!

Кому: Doom, #42

> петрикизма?!

Ну не нравится петрикизма, вспомни Петрикгейт. Не? Тогда просто - Петрик.

Судя по каментам, от темы и вправду дурновато попахивает.

Кому: IgorN, #51

> есть "да", "нет", "и да и нет", "ни да ни нет", "нет и не проси"

"да нет, наверное" забыл.

Кому: Frum, #4

> Владелец квантового компьютера замайнит себе все биткоины за пару дней ))
> Очень перспективное направление!!!

Доступный хакеру квантовый компьютер прежде всего убъёт всю крипту и защищённый доступ в интернет. Поэтому Лукин и говорит, что ему не нравится алгоритм Шора.

Кому: Eedrena_matrena, #45

> амрад, с тебя новый офисный стул. Тот самый, который я только сжег своей пылающей жопой. У меня создается впечатление, что ты нахватался где-то по верхам и начинаешь рассуждать.
>
> Ну есть разница в квантовых состояниях, определяемая разрешенными энергетическими уровнями. Дальше что? Какие блин помехи на микроуровне? Ты о чем?
>

В одиночной квантовой частице - нет шумов. Как и температуры.
Я о такой железке, с помощью которой измеряется квантовое состояние частицы. Есть же какой-то детектор, вырабатывается сигнал, который надо усилить и т.д и т.п. А это - уже не квантовая частица, а макроскопический объект. который, естественно, шумит.
Или его просто угадывают?
Не, можно, конечно рассуждать про квантовые состояния и волновые функции, а что дальше с ними делать?

И опять же, как вы собираетесь работать с изолированной от всего внешнего мира квантовой частицей? Да еще с сотнями и тысячами. Ибо если эти кубиты напрочь не изолировать от всего мира, то жить им нетронутыми доли наносекунд не более. Да и изначально, например, в кристалле, разрешенные квантовые состояния расщепляются в практически сплошную зону, где эти состояния отдельных атомов гуляют как хотят.

Кому: Yury_L, #22

> > 1. Почему нельзя создать макроаналог этого самого кубита? Какие такие операции нельзя воспроизвести с помощью цифровых устройств?

В смысле? Ты о чём?
Квантовые алгоритмы вполне симулируются на обычных ПК. Уже специальный язык программирования для квантовых компьютеров придумали и сейчас разрабатывают под него алгоритмы.

Но без аппаратной реализации всё это мало полезно.

Кому: [KUM]TEHb, #43

> Для описания правил и существует квантовая механика. Если бы всё было бы как в обычной жизни, то отдельный раздел физики бы не потребовался. Квантовые законы построены не на случайности, а на вероятности.
> Создать модель для всех возможных состояний и пересчитывать под любое возможное состояние - задача непреодолимого объёма. Каждый атом хотя бы водорода (с амтомной массой 1, один протон и электрон) состоит из (хотя бы про те что мы знаем) около 20 компонентов. И имеет по несколько вариантов состояния для каждого из них. Модель существования одного атома водорода уже достаточно сложная. А ещё у водорода три изотопа. Ионы водорода. Разные энергетические состояния. Плюс в молекуле водорода два атома (и возможно из разных изотопов). Попытка посчитать все возможные состояния 1 мл водорода превышает по затратам вычислительной мощности все имеющиеся многократно. А квантовая механика позволяет с достаточной точностью описать поведение всего этого хозяйства.

> Непонимание всей сложности задачи приводит к классической "ошибке профана", который вследствие ограниченности своих знаний не в состоянии осознать их недостаточность и принимает своё видение за истинное положение дел.
>
Блин, а как рассчитывают, и главное, реализовывают практически квантовые генераторы или лазеры. Там работают на сверхтонких переходах между двумя уровнями.

Я понимаю, что даже для атома водорода замучаешься формулировать волновую функцию, а если чуть сложнее, то вообще швах. И не надо меня агитировать за функцию Шредингера. Это для меня - святое. Велика Квантовая механика, и Шредингер - пророк ее.

Только у меня вопрос другой - а КАК вы собираетесь использовать практически сие счастье? Как вы отличите одно состояние от другого? Как вы заставите одиночный атом водорода изменить свое состояние, причем правильно изменить, а не как попало? И как вы убережете атом водорода от случайных связей, пока вы не поимеете от его результат квантовых операций?

Я так понимаю, квантовый компьютер с кубитами на атомах водорода лучше всего будет вычислять волновую функцию Шредингера для этого самого атома водорода. Тут сомнений никаких. Причем он будет выдавать именно квадрат модуля этой функции, а именно вероятность нахождения в том или ином состоянии. И больше - ничего.
И возникает вопрос: А оно нам надо?

Кому: grobovschik, #52

> 1eV~10000К, комнатная температура 300К. Итого exp(-E/kT)=exp(-30)~10^(-15), вероятность того, что электрон будет находиться не на том уровне. Почему это слишком большая величина? Я что-то не понял. Вроде линии переходов электронов между уровнями для атома гелия, например, были обнаружены на Солнце, а там температура на поверхности 6000К. На Земле несколько прохладнее.
>
> Ватты это, таки, мощность, а не энергия.
>
Ну пусть будет 1 эВ, хотя спектральные линии того же водорода лежат намного ниже этого уровня. Характерная линия водорода, которую очень любят астрономы - по-моему, 21 см
1 Эв - это энергия минус 190 дБДж, ну плюс 2 дБ.
Теперь прикинем длительность процесса считывания - квантовая частичка - маленькая, время взаимодействия соответственно.
Ну пусть будет 1 нс, хотя это и много.
А теперь прикинем энергию шума на выходе оптимального измерителя параметров этого импульса.
1 нс импульс - это грубо говоря, 1 ГГц, т.е 90 дБГц. Спектральная плотность шумов - минус 200 дБВт/Гц. Итого - имеем энергию шума минус 110 дБДж. При полезном сигнале минус 190 дБдЖ.
Шум при комнатной температуре превышает полезный сигнал аж на 80 дБ.
И даже снизив температуру до жидкого гелия, т.е. в 100 или даже в 300 раз, можно отыграть 25 дБ. Из 80-ти.

Но что изобретателям квантовых компьютеров теория сигналов и теория информации? Все равно Шредингер круче Шеннона, и пусть над этим инженеры думают.

https://www.rotfront.su/zapret-profsoyuza-mpra-kommentarii-ek/

Дмитрий Юрьевич, может Илья Ремесло захочет прийти и рассказать об этом процессе?

Кому: Alek89, #59

> В смысле? Ты о чём?
> Квантовые алгоритмы вполне симулируются на обычных ПК. Уже специальный язык программирования для квантовых компьютеров придумали и сейчас разрабатывают под него алгоритмы.
>
> Но без аппаратной реализации всё это мало полезно.

Так я про что? Наделать таких симуляторов штук 1000 на сигнальных процессорах вкупе с ПЛИС, которая аппаратно поддерживала бы квантовые операции и аналоговым генератором шума в каждом - и вперед! Оно, конечно, не очень производительно, скажем, каждый такой процессор будет выдавать миллионов 100 вполне полноценных квантовых операций в секунду. Ну пусть даже 10 миллионов, или хотя бы один. Ну и головной процессор, посерьезней, скажем, какая-нибудь Моторола или на худой конец, обычный Интел.
И посмотреть, насколько оно круче и производительнее. Они же говорят о экспоненциальном сокращении числа операций по сравнению с обычными компьютерами.
Но вот - не соглашаются почему-то. Или реальные квантовые частицы - или вообще никак.
Это настораживает.

Кому: Yury_L, #60

> и Шредингер - пророк ее.
>

А КотЭ его тогда кто? :)

Кому: Thungus, #32

> Квантовый компьютер может..., квантовый компьютер способен... Конкретный есть? И параметры есть у него? Кубиты, да. Ах, еще и когерентность. Ах, и это еще не все. А слова то умные...
> На пиар ведетесь, мужики. Было же два ролика по физике в декабре. Там и про квантовые вычисления упомянуто. Смотрим в книгу?

Судя по ветке, никто не понимает что такое квантовые компьютеры. Мы скоро пересекаем черту, за которой "любая достаточно развитая технология неотличима от магии" будет актуальна для людей даже с очень высоким общим образованием. Возможно мы приближаемся к пределам развития. Тыл человечества, между прочим, ползет в где-то каменном веке.

Кому: Yury_L, #61

> А теперь прикинем энергию шума на выходе оптимального измерителя параметров этого импульса.

Энергия квантового связанного состояния электрона в атоме водорода - это один вопрос.
Построение однофотонного детектора - это совсем другой вопрос (правильно настроенный SQUID при температуре жидкого гелия легко решает и её).
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921453400016373?via%3Dihub

Разговор был про энергию квантового состояния связанного электрона. Она составляет тысячи кельвин, это существенно больше, чем комнатная температура. При этом волновая функция электрона известна и квантовое состояние электрона определено.

Так зачем нужны низкие температуры для настоящих квантовых частиц?

Как верно замечено, смахивает на термояд. Ну или звездные войны (не Лукаса). В США умеют грамотно дезинформировать и создавать пузыри. И ведь не узнаешь, пузырь это или нет, пока он не лопнет. Придется и остальным подтягиваться, чиновники с ФАНа скоро начнут ставить задачи... все-таки здесь оборонка притянута. Да что там, вон Путин уже о криптовалютах заговорил...

Я у Лосева слышал объяснение квантового вычисления не как 0 и 1, а как -1, 0, 1

Кому: УниверСол, #55

> Ну не нравится петрикизма, вспомни Петрикгейт. Не? Тогда просто - Петрик

Йоооптыть. Я реально уже подзабыл этого деятеля. Извиняй.

Кому: Doom, #69

В данном контексте, наверное, конформнее выглядел бы маскизм, но и этот сойдёт.

Кому: Shurik, #64

> А КотЭ его тогда кто? :)

Великомученик, конечно!

Я ни разу не специалист в квантовой физике и не представляю себе что такое квантовый процессор, но думаю что такие корпорации как IBM, Intel и другие не станут вкладывать деньги во что-то бесперспективное. И еще - каких-то 80 лет назад никто не знал что же это такое - компьютер. А сейчас 4-летние дети не только знают что это такое но и учат своих бабушек и дедушек ими пользоваться. Думаю, лет через 30-40 мы, если еще будем в состоянии, будем пользоваться квантовыми компьютерами так же, как пользуемся сейчас нынешними устройствами.

Немного горжусь, что волей случая был главным конструктором одного из проектов Российского квантового центра. Могу сказать, что, если отсеять весь пафос, штука реально работает. Никто в России таких параметров не обеспечивает, а в мире РКЦ подобрался к мэтрам всего за 3 года. Успех? Думаю, да!

Вот ссылка на репортаж телеканала Россия
https://youtu.be/L0qL_7Z7LDs

Кому: grobovschik, #47

КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ В ЗАШКВАРОЛОГИЮ

Фотон света попадает на петуха. Фотон становится зашкваренным. Отражается от петуха, попадает на сетчатку правильного мужика. И мужик тогда тоже становится зашкваренным. Т.е. для зашквара достаточно просто посмотреть на петуха. Получается корпускулярно-волновой зашквар.

В связи с этим профессор зашкварологии Япончик создал теорию о пределе Пистона, согласно которой одного фотона недостаточно. За что и был коронован. Япончик являлся сторонником позитивистской теории Шкварки и отрицал закон сохранения зашкварной энергии, который был введён его оппонентами.

Этот закон гласил: Об один зашкваренный предмет может запомоиться бесконечное кол-во правильных мужиков. Также оппоненты Япончика разработали более пессимистичную модель корпускулярно-волнового зашквара, согласно которой на петуха можно даже не смотреть. Зашкваренный фотон шкварит тебя, попав на любую точку твоего тела. И даже если он на тебя не попадёт, то зашкварит другого человека, и тот станет петухом. А тебя зашкварит фотон, отразившийся уже от свежезашкваренного.

Эта цепная реакция на самом деле уже давно произошла в первые наносекунды после появления первого петуха, просто пацаны еще не знают.

В дальнейшем эти концепции были объединены во 2-й закон зашквародинамики: При любом количестве зашкваренных петухов энтропия зашквара замкнутой хаты не может уменьшаться. Энтропия зашквара в переносе из одной замкнутой системы в другую, являющейся надмножеством исходной, будет стремиться к бесконечности.

Т.е. другими словами, глобальный зашквар всего и вся неизбежен.

В связи с данными открытиями, которые были совершены в 90-х годах, 28 сентября 2010 года президентом РФ Д.А. Медведевым был подписан указ N 244-ФЗ о формировании нового научно-исследовательского института Зашквародинамики окружающей жизни (сокращенно НИИ ЗОЖ).

Институту было поручено разработать броню антизашквара. Требуемые тактико-технические характеристики:

1) Ну типо она не бует шквариться петухами
2) Собирать ее будут правильные пацаны
3) Это будет что-то вроде черной дыры, либо из настолько черного материала, шоб шкварофотоны не могли попадать на поверхность тела носителя

Однако до сих пор стоит проблема переизлучения. Это связано с тем, что шкватон, попадающий в структуру материала брони, после многократных отражений (внутри кристаллической решётки) будет полностью поглощён, однако, согласно первому закону зашквародинамики, энергия зашквара перейдёт в тепловую энергию брони. Броня начнёт излучать в другом спектре, однако это всё еще будут шкватоны (просто с другой длиной волны и частотой).

Это тепловое излучение зашкваривало испытуемого.

Современная наука может исцелить петуха от зашквара. Метод основан на применении антиматерии. Как известно, античастицы обладают свойствами частиц, но с противоположным знаком таких параметров, как спин или электрический заряд. Так же и с зашкваром. Если обычная частица в исходном состоянии незашкварена, а обратный переход зашквар-незашквар невозможен, то для античастицы все в точности наоборот.

Исходно она зашкварена, а попытка зашкварить ее приведет к ее необратимому переходу в незашкваренное состояние. Таким образом, нам надо получить достаточное количество антиматерии, зашкварить ее и дать петуху ее потрогать, при этом петух перейдет в состояние антизашквара, то есть будет незашкварен.

На данный момент сложность метода состоит в крайней дороговизне антиматерии (миллиарды долларов за один грамм) и тем, что петух неизбежно аннигилирует, прикоснувшись к антиматерии. Наш научно-исследовательский институт проблем зашквара (ГОСНИИПЗ) на данный момент работает над этой проблемой. Петух сколапсирует при соприкосновении с антиматерией. Но хотя бы антизашкварится. Самоубийство ради очищения. Так и погиб Япончик.

Напоследок хочу рассказать об успехах зарубежных коллег:

Теория зашквара Шебмдингера:

Есть одиночная хата, в ней сидит пацан.
Над пацаном подвешена недельная параша.
Механизм, который ее опрокидывает, срабатывает случайно.
Смотрящий, стоящий у двери, не видит, что в хате.
Получается пацан одновременно петух и в то же время - нет.

Кому: Yury_L, #61

Ты, по-моему, представляешь себе считывание типа "атом взял, в операционник воткнул, ток на выходе посмотрел". Это несколько примитивная картина мира. Существуют, например, лазеры и оптические переходы, которые работают по несколько другому принципу.

Во-первых, при комнатной температуре не все считают. Для сверхпроводящих кубтов - обычно 10-20 мК (стандартный криостат растворения). Для ионов в ловушках - охлаждение лазером до чего-то порядка нК (по крайней мере, для механических степеней свободы).

Во-вторых, твои -200дбВт/Гц работают только для низких частот (мкньше чем комнатная температура, т.е., 6ТГц). Выше внезапно включается формула Планка (на что тебе намекает пост #52), и, например, для переходя на 1эВ (где-то 240ТГц) получается уже -350дбВт/Гц. Как-то уже даже жить можно.

В-третьх, как это ты умножил -200дбВт/Гц на 90дбГц и получил -110дбДж? Или я чего-то в твоих выкладках не понимаю?

В общем, в твоих постах явно прослеживается воинствующим дилентантизмом. Не надо так. Стоит понимать, что если тебе после 30 секунд раздумий в голову приходят фундаментальные вопросы (как изолировать кубит? как его считать? можно ли его промоделировать с помощью обычных компьютеров?), то, возможно, эти же вопросы приходили в голову и людям, которые занимаются этим профессионально 20 лет. И, возможно, они даже смогли придумать какие-нибудь ответы, раз они продолжают этим заниматься.


По повду применений: насколько я знаю, одна довольно популярная тема - использование квантовых симуляций для решения проблемы азотофиксации (подробностей не знаю, не химик; слышал пару раз на конференциях). Это может быть проще чем факторизация достаточно больших чисел, а практический результат огромный.

Кому: Wake Up, #20

Насколько я понял принципы работы квантовых компьютеров хорошо известны специаалистам. Они утверждают, что ничего подобного не получится. А если окажется, что P = NP, то это будет справедливо для всех компьютеров, а не только квантовых.

Кому: grobovschik, #66

> Разговор был про энергию квантового состояния связанного электрона. Она составляет тысячи кельвин, это существенно больше, чем комнатная температура. При этом волновая функция электрона известна и квантовое состояние электрона определено.
>
> Так зачем нужны низкие температуры для настоящих квантовых частиц?

Я же говорю - для детекторов. Шумят они.
На заре радиотехники пытались увеличить сигнал/шум путем уменьшения длительности передаваемого импульса, и тогда при постоянной передаваемой мощности пиковая мощность в импульсе сильно возрастает. И, дескать, тогда в момент передачи импульса отношение сигнал/шум будет просто колоссальное. Но при приеме этого импульса желанного увеличения сигнал/шум - не произошло. Почему? Да потому что при уменьшении длительности импульса возрастает ширина его спектра, и соответственно, шумов в этом спектре при постоянной спектральной плотности тоже становится больше.
И потом наш замечательный ученый Котельников придумал теорию потенциальной помехоустойчивости, которая гласит, что максимальное отношение сигнал/шум определяется отношением энергии сигнала к спектральной плотности шумов.
Ничего это не напоминает?
Энергия квантовой частицы - известна, и ее изменить нельзя. Спектральная плотность теплового шума - тоже. И совершенно неважно, что эффективная температура квантовой частицы намного больше шумовой температуры, это было бы полезно, если бы эти частицы шли потоком, и из можно было накапливать.
Да. Детектирование отдельных фотонов - давно решенная задача. Есть такая штука - фотоэлектронный умножитель. Фотон с достаточной энергией, попадая на фотокатод, выбивает одиночный электрон, который разгоняется электрическим полем и попадает на первый анод, из которого выбивает вторичные электроны, это так называемый динатронный эффект. А дальше стоит целая цепочка таких анодов и процесс развивается лавинообразно. Чрезвычайно чувствительная штука. Но там определяется только факт наличия этого самого фотона. А тут требуется не только зарегистрировать факт наличия фотона, но и определить его спин. А это совсем другая задача. И разница энергий квантовых частиц с разными квантовыми состояниями существенно меньше полной энергии одной частицы. А в случае фотонов - так вообще фотоны одинаковой частоты, но с разными спинами имеют одинаковую энергию.

Ну вот. Ещё чуть-чуть и мы получим ответ на главный вопрос жизни, вселенной и всего-всего!

Кому: Fat, #75

> Ты, по-моему, представляешь себе считывание типа "атом взял, в операционник воткнул, ток на выходе посмотрел". Это несколько примитивная картина мира. Существуют, например, лазеры и оптические переходы, которые работают по несколько другому принципу.
>
> Во-первых, при комнатной температуре не все считают. Для сверхпроводящих кубтов - обычно 10-20 мК (стандартный криостат растворения). Для ионов в ловушках - охлаждение лазером до чего-то порядка нК (по крайней мере, для механических степеней свободы).
>
> Во-вторых, твои -200дбВт/Гц работают только для низких частот (мкньше чем комнатная температура, т.е., 6ТГц). Выше внезапно включается формула Планка (на что тебе намекает пост #52), и, например, для переходя на 1эВ (где-то 240ТГц) получается уже -350дбВт/Гц. Как-то уже даже жить можно.
>
Во-первых, мне по воле судьбы приходится заниматься измерением параметров сигналов, так что я знаю, о чем говорю. Есть теория потенциальной помехоустойчивости Котельникова, есть теория информации Шеннона, которые определяют нижний порог уровня сигнала, при котором его можно в принципе принять на фоне шумов.
Во вторых, Децибел - это логарифмическая функция. И при умножении децибеллы складываются.
Есть спектральная плотность тепловых шумов, равная МИНУС 200 дБВт/Гц. Чтобы получить мощность шумов в заданной полосе, надо умножить спектральную плотность на ширину полосы. При ширине полосы 1 ГГц - это ПЛЮС 90 ДбГц.
Получаем Минус 200 Плюс 90 равно Минус 110 дБВт.
При полосе 240 Тгц, во-первых, спектральная плотность будет возрастать (см. планковское распределение излучения черного тела), а во вторых, даже при постоянной спектральной плотности тепловых шумов будет на 50 дБ больше, а не меньше. Т.е. минус 60 дБВт При увеличении полосы частот - шумы возрастают, а не уменьшаются. Вот если бы удалось, наоборот, сузить полосу частот, например, до 1 Гц, тогда можно получить отношение сигнал/шум даже больше единицы.

Если уменьшить шумовую температуру до 30 мК, то по сравнению с 300 К - это в 10 тысяч раз меньше, т.е. аж на 40 дБ. Ну вот выигрыш и составит эти 40 дБ.

Я, как вы заметили, не рассматриваю конкретную конструкцию детектора квантовых частиц. А просто рассуждаю с точки зрения теории сигналов. Если у вас есть технические данные конкретных детекторов - чувствительность, уровень внутренних шумов и пр. - то можно будет отталкиваться от этого. Просто есть устройства, которые обходят ограничение по исходному отношению сигнал/шум, например, есть параметрические усилители, где выходной сигнал пропорционален не энергии исходного сигнала, а произведению мощности сигнала и накачки. Таким образом повышают чувствительность.

Но в любом случае - кубиты стали обрастать всякими дополнительными вещами - теперь требуется криоустановка со сверхнизкой температурой...
И это ради разложить на простые множители число 15 с перспективой в дальнейшем разломать RSA?

Кому: Yury_L, #63

> Так я про что? Наделать таких симуляторов штук 1000 на сигнальных процессорах вкупе с ПЛИС, которая аппаратно

Зачем? В этом нет никакого практического смысла.

> Но вот - не соглашаются почему-то. Или реальные квантовые частицы - или вообще никак.
> Это настораживает.

Квантовые алгоритмы уже используются для некоторых задач.

https://geektimes.ru/post/281460/

> В последнее время квантовые идеи помогли исследователям доказать безопасность многообещающих технологий шифрования под названием «криптография на решётках», чьё применение может помочь скрыть чувствительные данные пользователей, такие, как их ДНК, даже от компаний, обрабатывающих эти данные. Доказательство через квантовые подсчёты также привело к формуле минимальной длины кодов исправления ошибок, оберегающих данные от повреждений.

> Квантовые идеи вдохновили на получение множества важных результатов, таких, как опровержение ошибочного алгоритма, якобы эффективно решавшего задачу коммивояжёра.

Кому: Alek89, #80

> Квантовые алгоритмы уже используются для некоторых задач.
>

Я слыхал только про разложение на простые множители числа 15 в 2002 году. Может быть за 15 лет добились прогресса и сумели, например, разложить на простые множители число 16?
Да и давеча профессор Соколов говорил, что кубиты - весьма специфическая штука и с помощью них можно решить весьма ограниченное число задач, которое можно пересчитать на пальцах.
Так что вы совершенно правы -

> В этом нет никакого практического смысла.

Кому: Yury_L

Большое спасибо!

У меня бы терпения не хватило так объяснять.

>В Google, например, для компьютера D-Wave подобрали одну задачу, которую адиабатический компьютер решил в миллионы раз быстрее, чем классический. Но извлечь из этого реальную пользу было нельзя, а для решения других задач машина не предназначена.


Походу какая-то очень крутая штука. Что-то делает, но никто не знает, что и для чего...

Кому: IgorN, #51

> Возможно, квантовый компьютер позволит нам немножко приблизиться к пониманию женской логики. Потому что в ней есть "да", "нет", "и да и нет", "ни да ни нет", "нет и не проси".

Еще есть "нет, нет, и еще раз НЕТ". Правда, оно может звучать как "да"..

Кому: Yury_L, #81

> Да и давеча профессор Соколов говорил

Полегче на поворотах, камрад.

Кому: Yury_L, #77

> Но там определяется только факт наличия этого самого фотона. А тут требуется не только зарегистрировать факт наличия фотона, но и определить его спин.

Спин фотона (также известный как поляризация света) замечательно детектируется с помощью поляризационного разделителя и двух фотоумножителей. Да и отнюдь не во всех схемах он используется для считывания
квантового состояния.



Кому: Yury_L, #79

> При ширине полосы 1 ГГц - это ПЛЮС 90 ДбГц.
> Получаем Минус 200 Плюс 90 равно Минус 110 дБВт.

Да. Но ты-то написал -110 дБДж (не дБВт, а дБДж). И сравнивал их с -190дБДж. Это меня и смутило.

> При полосе 240 Тгц, во-первых, спектральная плотность будет возрастать (см. планковское распределение излучения черного тела)

Нет. Иначе ультрафиолетовая расходимость будет ещё хуже, чем в классической физике.
И ещё, я говорил про частоту 240ТГц, а не про полосу (которая может быть, скажем, тот же ГГц вокруг 240ТГц).

Кому: Sniff, #62

Присоединяюсь к просьбе.
(всё равно почти ничего из остального в этом посте и в комментариях я не понял)

Кому: Yury_L, #77

> Я же говорю - для детекторов. Шумят они.

Для того, чтобы узнать спектр заквантованного электрона иногда нет необходимости строить однофотонный детектор, т.е. вместо оптической спектроскопии можно воспользоваться туннельной спектроскопией. Её разрешение по энергии kT, а пространственное (если прибор хороший, а руки не кривые) позволяет отличить s-орбиталь электрона от p- или d-орбитали.

Кому: Виталий Николаевич, #78

42

Кому: Fat, #86

> Да. Но ты-то написал -110 дБДж (не дБВт, а дБДж). И сравнивал их с -190дБДж. Это меня и смутило.

Не, там действительно в децибелах от Джоулей. Это же энергия. Смысл от этого не меняется.

Кому: grobovschik, #88

> Для того, чтобы узнать спектр заквантованного электрона иногда нет необходимости строить однофотонный детектор, т.е. вместо оптической спектроскопии можно воспользоваться туннельной спектроскопией. Её разрешение по энергии kT, а пространственное (если прибор хороший, а руки не кривые) позволяет отличить s-орбиталь электрона от p- или d-орбитали.

А разве у свободного заквантованного электрона есть орбитали? Это только у атомов, если мне память не изменяет.

Кому: Yury_L, #90

Отца квантового компьютера на ПЛИС спасёт следующий учебник для студентов - "Квантовые вычисления и квантовая информация Авторы: Нильсен М., Чанг И. Издательство: Мир ISBN: 5-03-003524-9 Год издания: 2006".
Это перевод английского издания 2001-го года (17 лет прошло!). Один из авторов книги (И. Чанг) является также и одним из авторов той самой работы по факторизации числа 15 с использованием ЯМР квантового компьютера, опубликованной в декабрьском номере Nature в 2001-м году.
Прочитав учебник (или хотя бы введение), ты получишь ответы на все свои "хитрые", "заковыристые", "с подвохом" вопросы из своего поста # 22 :

> 1. Почему нельзя создать макроаналог этого самого кубита?

Да можно создать аналог, только это не даст выигрыша в производительности. Классический компьютер факторизует число из N битов за время ~e^N, квантовый компьютер за время ~N^3, классический компьютер, имитирующий квантовый за время ~e^N.
А так и Microsoft пару лет назад выпускал бесплатную среду для симуляции квантовых алгоритмов на обычных ПК.

> 2. Использование настоящих квантовых частиц - как установить квантовую частицу в нужное квантовое состояние? Как хранить квантовое состояние? Ведь любое взаимодействие с внешним миром изменяет квантовое состояние частицы. И наконец, как считать результат?

Квантовая частица без проблем устанавливается в своё чистое состояние (одно из базовых понятий КФ). Все квантовые алгоритмы начинаются с кубитов в чистых состояниях. Время, пока смешанное квантовое состояние не разрушилось окружением и называется временем когерентности, физики как раз и борются за то, чтобы его увеличить и именно для этого эксперименты часто проводят при низких температурах. Также время когерентности в многокубитовых системах можно увеличить, дублируя кубиты и используя квантовое исправление ошибок, в чём-то аналогично теории Шэннона в классическом случае при передачи данных по зашумлённому каналу.
Результат считывается тривиально - операцией измерения кубита, при которой кубит из смешанного состояния сваливается в чистое. Дальше алгоритм повторяется ещё некоторое число раз, чтобы набрать статистику и из неё берётся ответ (очень грубо - наиболее частый).

> 3. ... Какое будет соотношение сигнал/шум и какая будет пропускная способность канала передачи данных при работе с квантовыми частицами.

Канал передачи данных с квантовыми частицами (квантовая криптография или квантовое распределение ключей) и квантовые компьютеры - это две разные и практически не пересекающиеся области. Квантовую криптографию можно
сделать и между классическими компьютерами (вернее, уже делают и на расстояниях в десятки километров).

Вообще, главная проблема с пониманием квантовых компьютеров - это то, что для того, чтобы в них начать разбираться недостаточно быть только физиком, знающим квантовую физику. "Квантовые компьютеры" - это прежде всего компьютеры, которые, как и все компьютеры, исполняют алгоритмы, так что надо быть знакомым с теорией сложности вычислений. Например, даже Лукин, будучи чисто физиком, в данном интервью говорит странное про чрезвычайное ускорение задачи коммивояжера (NP-полной). NP-полные задачи не имеют экспоненциального ускорения даже на квантовых компьютерах, экспоненциальное ускорение есть только у NP-промежуточных задач (вроде факторизации чисел), которые проще NP-полных.

Кому: Yury_L, #91

> свободного заквантованного электрона

Когда говорят, что "электрон заквантован" значит он знает про уровни размерного квантования (чувствует стенки). Электрон может быть заквантован по одной координате (2D системы, такие как гетеропереходы GaAs/AlGaAs или квантовые ямы AlGaAs/GaAs/AlGaAs), по двум координатам (углеродные нанотрубки) или по всем трем координатам (атомы). Именно в атомах с помощью сканирующего туннельного микроскопа можно наблюдать различные орбитали у электронов.

Кому: AlirN, #92

> Например, даже Лукин, будучи чисто физиком, в данном интервью говорит странное про чрезвычайное ускорение задачи коммивояжера (NP-полной). NP-полные задачи не имеют экспоненциального ускорения даже на квантовых компьютерах, экспоненциальное ускорение есть только у NP-промежуточных задач (вроде факторизации чисел), которые проще NP-полных.

Ну, я, всё же, полагаю, что он знает, что там экспоненциального ускорения нет. Но квадратичное всё же есть, иногда и этого бывает достаточно. К тому же, насколько я понимаю (могу ошибаться), квантовый отжиг может заметно ускорят приблизительное (видела некотором смысле) решение подобных задач. На этом, вроде, D-Wave и пиарили.

Ну а так - да, насколько я знаю, никто ещё строго не доказал, что квантовые алгоритмы хоть на какой-нибудь задаче экспоненциально быстрее классических (хотя все подозревают, что так и есть).

Кому: Yury_L, #90

Я так всё ещё не понял. В посте #61 ты пишешь -110дБДж. В посте #79 ты пишешь -110дБВт. Так как это абсолютно разные, совершенно несравнимые вещи, как минимум в одном месте у тебя опечатка. Я вот и пытаюсь выяснить, где.

Кому: AlirN, #92

> Да можно создать аналог, только это не даст выигрыша в производительности. Классический компьютер факторизует число из N битов за время ~e^N, квантовый компьютер за время ~N^3, классический компьютер, имитирующий квантовый за время ~e^N.
> А так и Microsoft пару лет назад выпускал бесплатную среду для симуляции квантовых алгоритмов на обычных ПК.

Вы хотите сказать, что компьютер на квантовых частицах факторизует число N за время N^3, а если те же самые квантовые операции будет делать обычный, или не совсем обычный компьютер, то для этого потребуется намного больше этих квантовых операций? В обычной жизни - их столько же. И если на одну квантовую операцию уйдет, допустим, 1000 обычных операций, то общее число операций будет тупо в 1000 раз больше, и никак не зависит от N.



> Канал передачи данных с квантовыми частицами (квантовая криптография или квантовое распределение ключей) и квантовые компьютеры - это две разные и практически не пересекающиеся области.
Речь идет вообще про пропускную способность канала передачи данных. А там есть такая штука - отношение сигнал/шум и оно ограничивает эту самую скорость. Иными словами, при заданных параметрах шума энергия полезного сигнала должна быть не меньше некоторой величины. А у квантовой частицы энергия - очень маленькая.

Кому: AlirN, #92

> Квантовая частица без проблем устанавливается в своё чистое состояние (одно из базовых понятий КФ). Все квантовые алгоритмы начинаются с кубитов в чистых состояниях. Время, пока смешанное квантовое состояние не разрушилось окружением и называется временем когерентности, физики как раз и борются за то, чтобы его увеличить и именно для этого эксперименты часто проводят при низких температурах. Также время когерентности в многокубитовых системах можно увеличить, дублируя кубиты и используя квантовое исправление ошибок, в чём-то аналогично теории Шэннона в классическом случае при передачи данных по зашумлённому каналу.

То есть исходные данные в квантовых измерениях - всегда одни и те же. Независимо от задачи.
А вот каким образом ввести число, например, N? Или для каждой задачи надо отдельный алгоритм?

> Непосвященному человеку может показаться, что квантовое будущее уже наступило — и да, и нет.

Интересно, автор сам понял, какую хорошую шутку написал?

Кому: Yury_L, #95

> Вы хотите сказать, что компьютер на квантовых частицах факторизует число N за время N^3, а если те же самые квантовые операции будет делать обычный, или не совсем обычный компьютер, то для этого потребуется намного больше этих квантовых операций?

Намного больше не квантовых, а классических операций, ведь классический компьютер работает только с обычными классическими операциями. Это происходит из-за экспоненциальной сложности моделирования квантовой запутанности на обычном компьютере. У кубита есть два чистых состояния (обозначаемых |0> и |1>), в которые мы можем его легко инициализировать, и бесконечное множество смешанных, которые получаются как сумма (линейная комбинация) этих двух чистых состояний с некоторыми двумя коэффициентами (вообще говоря комплексными). Т.е. для того, чтобы описать смешанное состояние кубита, нам нужно запомнить только эти два коэффициента. Если же у нас система из N кубитов (её ещё называют N-кубитовый регистр), то в такой системе чистых состояний уже 2^N. (Мы можем по отдельности поставить первый кубит в состояние |0> или |1>, второй тоже, и так далее до третьего и далеше до N-го, общее число комбинаций чистых состояний будет как раз 2^N). Теперь самое интересное, у N-кубитового регистра тоже есть смешанное состояние (только его в этом случае называют по-другому - "запутанным состоянием"), и это запутанное состояние тоже есть сумма чистых состояний с некоторыми коэффициентами. Вот только сумма здесь уже состоит из 2^N слагаемых и коэффициентов столько же. Тебе, чтобы проэмулировать на обычном компьютере квантовый алгоритм на N-кубитовом регистре, придётся это экспоненциально большое число коэффициентов где-то хранить и обрабатывать их. В этом причина замедления. В квантовом компьютере все эти коэффициенты хранятся невидимым для нас образом, благодаря Матушке Природе.

> Речь идет вообще про пропускную способность канала передачи данных. А там есть такая штука - отношение сигнал/шум и оно ограничивает эту самую скорость. Иными словами, при заданных параметрах шума энергия полезного сигнала должна быть не меньше некоторой величины. А у квантовой частицы энергия - очень маленькая.

Квантовыми частицами тут служат обычные фотоны с разной поляризацией - детектируются они без особых проблем.
Квантовое распределение ключей - это вообще про то, чтобы доставить адресату пароль (криптографический
закрытый ключ), для обычных классических зашифрованных данных, но доставить так, чтобы никто его не смог подглядеть. Даже если криптографический ключ будет занимать килобайты, то пропускная способность там не очень важна, ради получения ключа можно немного и подождать - ведь основной шифрованный обмен данными будет всё равно осуществляться по обычному шифрованному каналу с обычной скоростью. Но вообще насколько я помню, там сейчас достигнуты скорости порядка килобайтов или килобитов в секунду. Чего, в принципе, достаточно для практических применений уже сейчас.

Кому: Yury_L, #96

> То есть исходные данные в квантовых измерениях - всегда одни и те же. Независимо от задачи.
> А вот каким образом ввести число, например, N? Или для каждой задачи надо отдельный алгоритм?

Данные, конечно, разные. Квантовый компьютер - это цифровой компьютер, и числа в него вводятся также, как и в обычный. Только вместо N-битового регистра для числа из N битов будет использоваться N-кубитовый регистр. Например, трёхкубитовый регистр в чистом состоянии |011> (т.е. один кубит в состоянии |0>, два других в |1>) будет собой представлять число три, так же как и в обычном ПК.

Кому: AlirN, #98

> Намного больше не квантовых, а классических операций, ведь классический компьютер работает только с обычными классическими операциями.

Ну вот и посчитайте. Если на одну квантовую операцию уходит M обычных операций, то на N квантовых - M*N - т.е. прямо пропорционально больше. Вы же утверждаете, что в квадрат или даже больше.
Да я не думаю, что квантовые операции такие уж сложные для моделирования, особенно на специализированных системах.

> Данные, конечно, разные. Квантовый компьютер - это цифровой компьютер, и числа в него вводятся также, как и в обычный.
Вот я и спрашиваю - а как вы будете устанавливать квантовые частицы в заданное состояния?
В прошлый раз вы ответили, что в нулевое состояние - без проблем. А в ненулевое?


> У кубита есть два чистых состояния (обозначаемых |0> и |1>), в которые мы можем его легко инициализировать, и бесконечное множество смешанных, которые получаются как сумма (линейная комбинация) этих двух чистых состояний с некоторыми двумя коэффициентами (вообще говоря комплексными). Т.е. для того, чтобы описать смешанное состояние кубита, нам нужно запомнить только эти два коэффициента. Если же у нас система из N кубитов (её ещё называют N-кубитовый регистр), то в такой системе чистых состояний уже 2^N.

Блин. А кто мешает смоделировать этот кубит одним битом - для записи текущего состояния и еще 4-мя регистрами - для двух комплексных коэффициентов? Или даже создать комплексную матрицу.
Вы не поверите, но чистых состояний в одной 64-битной ячейке памяти обычного компьютера 2^64 штук.
В самом начале курса информатики говорится о равноправности всех систем счисления. То, что можно сделать с помощью одной системы счисления, можно сделать и во всех других, и с такими же вычислительными затратами.


Вот подобное нагнетание тумана вокруг кубитов и напрягает больше всего.

Кому: AlirN, #98

> У кубита есть два чистых состояния (обозначаемых |0> и |1>), в которые мы можем его легко инициализировать, и бесконечное множество смешанных, которые получаются как сумма (линейная комбинация) этих двух чистых состояний с некоторыми двумя коэффициентами

А вот имеем, например, фотон. он имеет два чистых квантовых состояния, определяемых его спином. В других состояниях фотон находиться не имеет права.
Что такое смешанное состояния фотона? Физический смысл этого смешанного состояния. Это когда его спин равен 185 + i 256? Это, извиняюсь, чушь собачья.
Про смешанное состояние множества фотонов я скромно умолчу.