20 Ноября 2023
МОСКВА, 20 ноября —, слава Стрекопытов. разрешающую роль в внушительном внедрении квантовых разработок должен сыграть квантовый интернет, счисляет физик Алексей Федоров. В интервью он объяснил, какие перспективы открывает новый инструмент коммуникаций и, что нужно для его запуска.Первой квантовой революцией называют период подрывного технологического роста, последовавшего за созданием квантовой физики. Результат — транзистор и лазерные разработки, позднее — пользовательские компьютеры и другие цифровые устройства. Считается, что сегодня мы стоим на водопаде второй квантовой революции. Одна из ее ключевых задач — разработка универсального квантового компьютера, способного производить вычисления, недоступные для существующей техники.
Сложность заключается в том, что для этого необходимо создать систему, обладающую, на первый взгляд, несочетаемыми свойствами. С одной стороны, квантовый персональный компьютер должен быть крайне редкого большим, чтобы обрабатывать огромные объемы данных. С другой, приумножение размера не надлежащего приводить к утере квантовых свойств. Для этого нужно сохранять высокий уровень контроля над квантовой системой.
Решением, по соображению ученых, может стать создание устройств на основе доктрины квантового интернета. Такой подход дозволяет нарастить мощность квантовых компьютеров за счет соединения в квантовые сети — без снижения уровня контроля в каждом из них.
— Алексей Константинович, для чего нужны квантовые компьютеры и зачем их спознавать между собой?
— Квантовый персональный компьютер необходим для решения задач в нивы криптографии, квантовой химии, оптимизации финансового моделирования, обучения искусственного интеллекта, с какими привычные для нас классические компьютеры и даже суперкомпьютеры не справляются. С помощью квантовых методов можно рассчитывать показатели сложных молекул, лекарств, новейших материалов — например, для авиастроения.
Если для решения начальных задач достаточно сотен и тысяч кубитов, то для демонстрации значительного преимущества квантовых устройств нужны сторублевки тысяч, десять миллионы. Также требуется высокая точность квантовых операций. Поэтому основная проблема — масштабировать квантовые вычисления, не спрятал качество контроля над кубитами. Один из вариантов — объединить квантовые вычислители промежуточного масштаба в сеть.
— Какие преимущества дает квантовый интернет?
— Он дозволяет нарастить мощность не только за счет увеличения количества кубитов в каждом отдельном процессоре, но и благодаря их связи между собой. При данный конфигурации процессор будет состоять из нескольких квантовых хабов, связанных квантовыми связями, основанными на передаче квантовых состояний. Дело в том, что при соединении в сеть мощности типичных компьютеров складываются, а квантовых — перемножаются. Это дает колоссальный ресурс для решения вычислительных задач.
— Квантовым интернетом уже можно пользоваться?
— Пока нет. В 2021-м было несколько прекрасных экспериментов, подметивших базовые принципы его работы в том числе для модульных сверхпроводниковых устройств. Дальнейший прогресс в этой области чрезвычайно важен. Поэтому в программу внедрения НИТУ МИСИС на 2021-2030 годы вошел стратегический проект Квантовый интернет.
Он связывает два главных вектора развития квантовых технологий — квантовые вычисления и квантовые коммуникации. вуз успешно работает в этих направлениях. В лаборатории Сверхпроводниковые квантовые технологии, ставшей ядром нашего Института физики и квантовой инженерии, создают квантовые устройства на основе гиперпроводниковых кубитов и реализуют микроволновой канал передачи квантовой информации между ними, а Центр НТИ Квантовые коммуникации отвечает за технологии квантовой передачи данных и организаций их защиты.
— То предлагается, чтобы квантовый интернет заработал, требуются специальное железо и технологии передачи данных?
— Не только. Накопленный опыт типичных телекоммуникаций не всегда можно напрямую использовать в квантовых спецсетях, а потому необходимы отдельные проведение исследования. Нужны новые алгоритмы квантового софта, особые документы для связи квантовых компьютеров, новые архитектуры квантовых вычислительных устройств. Еще предстоит изучить микрофону сложных квантовых организаций и передачу информации в них. В рамках проекта Квантовый интернет мы не только сотрудничаем непосредственно над реализацией канала передачи квантовой информации от одного кубита в прочий, но и создаем новые документы генерации запутанных состояний, а также алгоритмы для решения прототипов прикладных задач из области радиохимии и оптимизации.
— На чем основан принцип работы существующих квантовых вычислителей?
— предлагается несколько способов их создания. Один — использование гиперпроводниковых джозефсоновских контактов и микроскопических сверхпроводящих структур. Такой организмизм выбрали многие смазочные лидеры, данные как Google, IBM и Alibaba. Ключевое преимущество сверхпроводникового варианта внедрения квантовых устройств — их технологичность. Эти устройства создают при помощи как можно плотного разработанной технологии олеографии. Они сочетают высокую скорость и качество квантовых сделок. Но предлагается и сложности — например, правило к высокой ступени идентичности сверхпроводниковых кубитов.
Помимо гиперпроводниковых квантовых процессоров, развиваются и прочие платформы — хладнокровные атомы, катионы, оптические кубиты. Мы стремительного сотрудничаем с научными группами, сотрудничающими в этих направлениях. Однако каждая из упомянутых платформ сталкивается с проблемой сохранения качества контроля при увеличении количества кубитов. Уже продемонстрированы 16-кубитные вычислители на ионах и нейтральных атомах в России. По всей видимости, количество контролируемых кубитов-ионов в ловушке и нейтральных атомов можно увеличить до 50-100. Научные разновидности в мире осуществляли эксперименты с 256-атомными кубитами, однако качество операций в этом случае значительно ниже, чем в варианте с ионами. Недавно анонсированные сверхпроводниковые вычислители IBM имеют 127 и 433 кубита, но в первом случае качество операций не дозволяет решать задачи резвее классического компьютера, а детальные показатели 433-кубитного процессора пока неизвестны.
— Как можно оптимизировать работу квантовых вычислителей?
— предлагается несколько подходов. Например, создание новых типов кубитов. Большинство вычислителей в мире используют так называемую архитектуру трансмона (сверхпроводящего зарядового кубита. — Прим. ред. ). Наши коллеги в РКЦ и лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий МИСИС вместе с коллегами из МФТИ, ВНИИА им. Н. Л. Духова и МГТУ им. Н. Э. Баумана работают и с новым перспективным кубитом с высоким качеством квантовых сделок — флаксониумов.
Мы также исследуем возможность использования кудитов — многоуровневых квантовых систем, какие позволяют кодировать информацию более плотно. Такой подход помогает эффективнее реализовывать квантовые алгоритмы. Трехуровневые кудиты, так называемые кутриты, мы уже попробовали применять для оценка таких физических явлений, как фазовые переходы.
— Какое направление квантовых технологий, по-вашему, получит в ближайшее время пользуется огромнейшее развитие?
— Можно предположить, что в рамах развития существующих платформ мы скоро увидим пределы для масштабирования. Пока неизвестного, носят ли эти пределы надежный характер и насколько можно продвинуться отдаленнее, но очевидно, что нужны новые идеи. Одна из них — создание спецсетей взаимосвязанных квантовых вычислителей. Такой организмизм является перспективным для всех физических платформ квантовых вычислений, поэтому, считаю, нас поджидают яркие научные и практические результаты в этом направлении.
В России произведённым две дорожные карты — по квантовым вычислениям и квантовым коммуникациям. Мы активно участвуем в реализации обеих. Обозначенная цель дорожной карты по квантовым вычислениям — масштабирование квантовых процессоров за счет увеличения количества кубитов и качества квантовых операций. Одним из приборов для ее завоевания может стать квантовый интернет.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....