Skupina fyziků z USA a Ruska vytvořila a úspěšně otestovala programovatelný kvantový počítač založený na 51 qubitech. Uvádí to tisková zpráva ruského kvantového centra, kterou obdrželi redaktoři Indicator.Ru.

Mnoho vědeckých skupin se nyní snaží vytvořit univerzální kvantový počítač a mnoho vlád a korporací investuje do těchto projektů. Výpočtové prvky takových počítačů – qubity – fungují na základě kvantových objektů: iontů, chlazených atomů nebo fotonů schopných být v superpozici několika stavů. To umožňuje kvantovým počítačům současně, v jednom cyklu, provádět mnoho výpočtů najednou. Kvantové počítače budou schopny řešit problémy, jejichž řešení by klasickým počítačům trvalo miliardy let.

Schopnosti kvantových počítačů závisí na počtu qubitů. Již několik desítek qubitů může poskytnout takový zisk výpočetní výkon, což je pro klasické počítače nedosažitelné. Quantum Lab společnosti Google pod vedením Johna Martinise dnes plánuje experimenty na 49qubitovém počítači, IBM už experimentuje se 17qubitovým zařízením. Vytvoření 51-qubitového počítače je v této oblasti obrovským krokem vpřed.

Skupina vědců z Harvardské univerzity a Massachusettského technologického institutu, vedená Michailem Lukinem, profesorem fyziky na Harvardu a spoluzakladatelem Ruského kvantového centra, použila qubity založené na studených atomech, které byly drženy optickými „pinzetami“ – speciálně organizované laserové paprsky. Většina moderních kvantových počítačů je založena na použití supravodivých qubitů založených na Josephsonových přechodech.

Lukinovi a jeho kolegům se pomocí jejich kvantového počítače podařilo vyřešit problém modelování chování kvantových systémů mnoha částic, který byl pomocí klasických počítačů prakticky neřešitelný. Navíc, jako výsledek, byli schopni předpovědět několik dříve neznámých efektů, které pak byly testovány pomocí konvenčních počítačů.

V blízké budoucnosti hodlají vědci v experimentech s kvantovým počítačem pokračovat. Možná se pokusí použít tento systém k testování kvantových optimalizačních algoritmů, které mohou překonat stávající počítače.

Podle Lukina, který vystoupil s prezentací na IV Mezinárodní konference o kvantových technologiích v Moskvě (ICQT-2017) 14. července byl článek s výsledky práce přijat k publikaci a v neděli se objeví na předtiskovém serveru arXiv. Večer 14. července se Lukin zúčastní otevřené diskuse na konferenci ICQT, která proběhne po veřejné přednášce Johna Martinise.

Na Harvardu učím jeden kurz za semestr. V podstatě se jedná o speciální kurzy pro postgraduální studenty, nyní - elektrodynamika. Je zde několik úrovní: úvodní – na úrovni Purcellovy knihy, ale učím pokročilejší – něco mezi Sivukhinem a Landavshitzem. Landavshits je tu známý, ale opravdu nepoužívaný. Podle mého názoru je to dobrá kniha, ale trochu zastaralá. Například všechny moderní kurzy od samého počátku používají formalismus bra a ket vektorů k popisu kvantových stavů. Landavshitzův první kvantový svazek se o tom nezmiňuje. Chcete-li získat bakalářský titul z fyziky, musíte absolvovat pouze několik předmětů: mechanika, elektřina, termodynamika a vlny. Kurzů je však mnoho vysoká úroveň. Ti, kteří jdou na postgraduální školu, absolvují postgraduální kurzy během svých bakalářských let. Pokud je zájem, strop není.

Na Harvardu je počet předmětů mnohem menší než na Phystech v prvním roce studia – bylo jich pravděpodobně deset. Na Harvardu jsou čtyři za semestr, ale jsou intenzivnější a často zahrnují laboratorní projekty. Říká se, že Phystech je modelován podle MIT, ale nejsem si tím jistý. California Institute of Technology (Caltech) je spíše Phystech. Všichni absolvují na začátku stejné kurzy. V roce 1998 nebylo možné ani snít o tom, že se stane profesorem na Harvardu. Existuje několik docela neobvyklých postdoktorských stipendií - úplná svoboda, dělejte si, co chcete. Nemáte vlastní skupinu, ale můžete si vybrat, se kterou skupinou budete pracovat, nebo můžete pracovat sami. Není snadné získat stipendium, ale pokud uspějete, zvažte, zda se stát umělcem na volné noze. Dostal jsem jeden z nich.

Na tři roky jako postdoka jsme se začali rozvíjet zajímavé nápady, konkrétně přišel s pokusem zastavit světlo. Tento proces umožňuje koherentně zaznamenávat informace o hybnosti fotonu v atomu a následně je číst. Teorii jsme nejen rozvinuli, ale také jsme na ní udělali experiment, který se stal široce známým. Na konci tříletého funkčního období v roce 2001 mi bylo nabídnuto místo odborného asistenta. Moje skupina každých pár let začíná vyvíjet nový směr. Z tohoto důvodu je naše laboratoř poněkud neobvyklá, protože nepracujeme v jedné oblasti. Pro vědce je velmi důležité čas od času změnit směr. To podporuje vědeckou mládež, nutí přemýšlet, studovat nové věci.

30 mých absolventů se již stalo profesory, i když většinou malá část absolventů zůstává ve vědě, většinou jde pracovat do velkých firem. Obecně se domnívám, že i odchod vědce do firmy dělá svět lepším. V roce 2004 jsme začali používat diamantové nečistoty jako qubity. Pak jsem měl inteligentního, pracovitého postgraduálního studenta, který se zabýval teorií. Začali jsme přemýšlet o tom, jak postavit polovodičové kvantové počítače nebo kvantové sítě. V určitém okamžiku za mnou přišla a řekla: "Nikdo nebude číst naše teoretické články, musíme udělat experiment." Pak jsem teprve začínal, měli jsme jen jednu malou laboratorní místnost a kolega nám půjčil místo - kout ve své laboratoři tři krát tři metry. Jak se později ukázalo, byl to historický, šťastný kout, protože v něm bylo učiněno mnoho významných objevů. Postavili jsme tam dva malé experimenty. Během pěti let bylo v Science and Nature osm článků – tak začala činnost diamantového qubitu.

Existuje legendární příběh. V jednom z moskevských institutů byl nalezen vzorek diamantu s jedinečnými vlastnostmi pro experimenty: byl velmi čistý. Dělilo se to na čtyři kusy: dva šli k nám, dva do Stuttgartu, kde pracovala další skupina. Na dlouhou dobu Všechny experimenty byly provedeny s tímto diamantem. Nyní je samozřejmě již možné pěstovat umělé diamanty, které svou čistotou předčí ruský magický diamant - magický ruský diamant. Kvantový počítač je velmi zajímavé, otevřené téma, každý o něm přemýšlí, firmy investují. Existují dva velmi zajímavé body, na které lidé zapomínají. Zatím nevíme, jestli dokážeme postavit skutečný velký kvantový počítač s milionem qubitů. Navíc, i když ho postavíme, nikdo zatím s jistotou neví, k čemu může být užitečný. Ale už začínáme vytvářet systémy dostatečně velké, koherentní a programovatelné – už teď je jasné, že nám umožní jedinečným způsobem studovat dynamiku složitých systémů. Jsem si jistý, že v příštích letech najdeme mnoho nových aplikací.

Moji rodiče jsou vědci. Táta pracuje ve Phystech a máma je matematička. Můj otec vystudoval Fiztekh, můj bratr absolvoval Fiztekh. Moji rodiče přitom věřili, že v životě dokážeš cokoliv, ale nejdřív musíš získat dobré vzdělání. Podle jejich definice je dobrým vzděláním buď fyzika, nebo v extrémních případech matematika. Jako dítě jsem chtěl dělat kino. Chodil jsem do dětských filmových ateliérů, něco jsem natočil, dostal jsem i nějaké ceny. Dlouho jsem fyziku specificky nestudoval, dokonce jsem aktivně bojoval s rodiči, ale v určité chvíli jsem začal přemýšlet, co dál. Pro kino bylo nutné vstoupit do VGIK, a to se zdálo téměř nemožné. Ve chvíli slabosti mě rodiče přemluvili, abych zkusil problémy řešit, a moc se mi to líbilo. V Minulý rokškole jsem studoval u Viktora Ivanoviče Chivileva z katedry obecné fyziky. Je to prostě úžasný člověk a učitel. Nyní trénuje olympijské týmy, učí velmi zajímavě, intuitivně. Viktor Ivanovič ve mně vzbudil zájem o řešení problémů a během posledního ročníku školy jsem se připravoval na přijímací zkoušky. Když jsem nastoupil na Fyzikálně-technologický ústav, rád jsem řešil problémy, ale stále jsem si nebyl jistý: je věda moje nebo ne? Každý, kdo chtěl dělat vědu, šel na FOPF. Proto jsem se rozhodl, že kvanta jsou něco aplikovanějšího. Tak jsem skončil na FFKE.

Byl zajímavý příběh: po druhém roce jsme v létě opravili náš hostel, "dvojku". Říkají, že ho postavili němečtí váleční zajatci na přelomu 40. a 50. let, od té doby se to pomalu bouralo, snažili se to dát do pořádku, ale nic dobrého z toho nebylo. Společně s Fjodorem Zolotarevem a Sašou Parbukovem jsme to převzali a opravili za státní sazby, ale zároveň s využitím příchozích chlapů. Poté jeden z „podněcovatelů“ opravy Fedor Zolotarev vytvořil vlastní stavební firmu. Říká se, že později pro něj pracovalo mnoho známých fyzitechů. Co si přejí fyzici? Vyvíjejte se, najděte sami sebe, nenásledujte dav. Vždy hledejte nová řešení a nebojte se náročné úkoly. Pak bude vše v pořádku.

V rámci Mezinárodní konference o kvantových technologiích ICQT-2017, která se koná pod záštitou RCC v Moskvě, oznámil profesor Harvardské univerzity, spoluzakladatel Ruského kvantového centra (RQC) Michail Lukin, že skupina ruských a američtí vědci pracující na Harvardu pod jeho vedením vytvořili a otestovali první kvantový počítač na světě sestávající z 51 qubitů – nejsložitější výpočetní systém, jaký dnes existuje.

Kvantové počítače - speciální výpočetní zařízení, jejichž výkon roste exponenciálně díky využívání zákonů kvantové mechaniky při jejich práci, se skládají z qubitů - paměťových buněk a zároveň primitivních výpočetních modulů, které uchovávají řadu hodnot mezi nula a jedna.

Taková zařízení se vyvíjejí klasickou nebo adiabatickou metodou. Zastánci prvního se snaží vytvořit univerzální kvantový počítač, jehož qubity by se řídily pravidly, podle kterých fungují konvenční digitální zařízení. Práce s ním je podobná tomu, jak inženýři a programátoři spravují počítače. Adiabatický počítač je jednodušší na vytvoření, ale principy svého fungování se blíží analogovým počítačům počátku 20. století, nikoli tradičním. digitální zařízení.

V roce 2016 několik týmů vědců a inženýrů z USA, Austrálie a řady evropských zemí oznámilo, že v blízké budoucnosti vytvoří takový stroj. Tým Johna Martinise z Google tedy vyvinul neobvyklou „hybridní“ verzi univerzálního kvantového počítače, která kombinuje prvky analogového a digitálního přístupu k výpočtům.

Fyzik Lukin a jeho kolegové z RCC a Harvardu překonali skupinu Martinis, která nyní pracuje na 22-qubit počítač, využívající nikoli supravodiče, jako vědci z Googlu, ale exotické „studené atomy“.

Lukinova skupina tak objevila, že sadu atomů držených uvnitř speciálních laserových „klecí“ a ochlazených na ultra nízké teploty lze použít jako kvantové počítačové qubity, které zůstávají stabilní za poměrně širokého rozsahu podmínek. To umožnilo fyzikům vytvořit dosud největší kvantový počítač s 51 qubity.

Pomocí sady podobných qubitů bylo vyřešeno několik fyzikálních problémů, které je extrémně obtížné modelovat pomocí „klasických“ superpočítačů. Vědcům se podařilo spočítat, jak se chová velký mrakčástice se navzájem propojily a objevily dříve neznámé efekty vyskytující se uvnitř nich. Ukázalo se, že při utlumení buzení mohou určité typy oscilací zůstat a zůstat v systému neomezeně dlouho, o čemž vědci dříve nevěděli.

Pro tento účel byl vyvinut speciální algoritmus, který umožňuje provádět podobné výpočty ve velmi hrubé podobě na běžných počítačích. Výsledky byly v zásadě konzistentní a potvrdily, že 51-qubitový systém vědců z Harvardu funguje v praxi.

Tým vědců hodlá v experimentech s kvantovým počítačem pokračovat. Podle Lukina se na něm pokusí spustit slavný Shorův kvantový algoritmus, který umožňuje hackování většiny stávající systémyšifrování založené na algoritmu RSA. Výsledky kvantového počítače již byly popsány v jednom z recenzovaných vědeckých časopisů.

MOSKVA, 14. července- Zprávy RIA. Ruští a američtí vědci pracující na Harvardu vytvořili a otestovali první kvantový počítač na světě skládající se z 51 qubitů. Zařízení je zatím nejsložitějším výpočetním systémem svého druhu, řekl profesor Harvardské univerzity, spoluzakladatel Ruského kvantového centra (RKC) Michail Lukin.

Fyzik to oznámil při prezentaci na Mezinárodní konferenci o kvantových technologiích ICQT-2017, která se koná pod záštitou RCC v Moskvě. Tento úspěch umožnil Lukinově skupině stát se lídrem v závodě o vytvoření plnohodnotného kvantového počítače, který se již několik let neoficiálně koná mezi několika skupinami předních fyziků na světě.

Kvantové počítače jsou speciální výpočetní zařízení, jejichž výkon roste exponenciálně díky využívání zákonů kvantové mechaniky při jejich práci. Všechna taková zařízení se skládají z qubitů - paměťových buněk a zároveň primitivních výpočetních modulů schopných ukládat rozsah hodnot mezi nulou a jedničkou.

Dnes existují dva hlavní přístupy k vývoji takových zařízení - klasický a adiabatický. Zastánci prvního z nich se snaží vytvořit univerzální kvantový počítač, jehož qubity by se řídily pravidly, podle kterých fungují konvenční digitální zařízení. Práce s takovým výpočetním zařízením se v ideálním případě nebude příliš lišit od toho, jak inženýři a programátoři spravují běžné počítače. Adiabatický počítač je snazší vytvořit, ale svými principy je bližší analogovým počítačům z počátku 20. století, nikoli digitálním zařízením naší doby.

Minulý rok několik týmů vědců a inženýrů ze Spojených států, Austrálie a několika evropských zemí oznámilo, že jsou blízko k vytvoření takového stroje. Lídrem tohoto neformálního závodu byl tým Johna Martinise z Google, která vyvíjí neobvyklou "hybridní" verzi univerzálního kvantového počítače, který kombinuje prvky analogového a digitálního přístupu k takovým výpočtům.

Lukin a jeho kolegové z RCC a Harvardu obešli skupinu Martinis, která, jak Martinis řekl RIA Novosti, nyní pracuje na vytvoření 22-qubitového počítače využívajícího nikoli supravodiče, jako vědci z Googlu, ale exotické „studené atomy“.

Jak zjistili ruští a američtí vědci, sadu atomů držených uvnitř speciálních laserových „klecí“ a ochlazených na ultra nízké teploty lze použít jako kvantové počítačové qubity, které zůstávají stabilní za poměrně širokého rozsahu podmínek. To umožnilo fyzikům vytvořit dosud největší kvantový počítač s 51 qubity.

Pomocí sady podobných qubitů již Lukinův tým vyřešil několik fyzikálních problémů, které je extrémně obtížné modelovat pomocí „klasických“ superpočítačů. Například ruští a američtí vědci dokázali spočítat, jak se chová velký oblak vzájemně propojených částic, a detekovat dosud neznámé efekty, které se v něm vyskytují. Ukázalo se, že při utlumení buzení mohou určité typy oscilací zůstat a zůstat v systému neomezeně dlouho, o čemž vědci dříve nevěděli.

Pro ověření výsledků těchto výpočtů musel Lukin a jeho kolegové vyvinout speciální algoritmus, který umožnil provádět podobné výpočty ve velmi hrubé podobě na běžných počítačích. Výsledky byly v zásadě konzistentní a potvrdily, že 51-qubitový systém vědců z Harvardu funguje v praxi.

V blízké budoucnosti hodlají vědci v experimentech s kvantovým počítačem pokračovat. Lukin nevylučuje, že se na něm jeho tým pokusí spustit slavný kvantový algoritmus Shor, který umožňuje prolomit většinu existujících šifrovacích systémů založených na algoritmu RSA. Článek s prvními výsledky kvantového počítače už byl podle Lukina přijat k publikaci v jednom z recenzovaných vědeckých časopisů.

Ruští a američtí vědci pracující na Harvardu vytvořili a otestovali první 51-qubitový kvantový počítač na světě, nejsložitější výpočetní systém svého druhu.

Uvedl to profesor Harvardské univerzity, spoluzakladatel Ruského kvantového centra (RQC) Michail Lukin, Informovala o tom agentura RIA Novosti.

Fyzik o tom hovořil na Mezinárodní konferenci o kvantových technologiích ICQT-2017 v Moskvě.

Tento úspěch umožnil Lukinově skupině stát se lídrem v „závodě“ o vytvoření plnohodnotného kvantového počítače, který již několik let neoficiálně probíhá mezi několika skupinami předních světových fyziků.

Kvantové počítače jsou speciální výpočetní zařízení, jejichž výkon roste exponenciálně díky využívání zákonů kvantové mechaniky při jejich práci.

Všechna taková zařízení se skládají z qubitů - paměťových buněk a zároveň primitivních výpočetních modulů schopných ukládat rozsah hodnot mezi nulou a jedničkou.

Dnes existují dva hlavní přístupy k vývoji takových zařízení - klasický a adiabatický.

Zastánci prvního z nich se snaží vytvořit univerzální kvantový počítač, jehož qubity by se řídily pravidly, podle kterých fungují konvenční digitální zařízení.

Práce s takovým výpočetním zařízením se v ideálním případě nebude příliš lišit od toho, jak inženýři a programátoři spravují běžné počítače.

Adiabatický počítač je snazší sestavit, ale v zásadě je bližší analogovým počítačům na počátku 20. století než dnešním digitálním zařízením.

Minulý rok několik týmů vědců a inženýrů ze Spojených států, Austrálie a několika evropských zemí oznámilo, že jsou blízko k vytvoření takového stroje.

Lídrem tohoto neformálního závodu byl tým Johna Martinise z Google, který vyvíjí neobvyklou „hybridní“ verzi univerzálního kvantového počítače, který kombinuje prvky analogového a digitálního přístupu k takovým výpočtům.

Lukin a jeho kolegové z RCC a Harvardu obešli skupinu Martinis, která nyní pracuje na 22-qubitovém počítači a nepoužívá supravodiče, jako vědci z Googlu, ale exotické „studené atomy“.

Jak zjistili ruští a američtí vědci, sadu atomů držených uvnitř speciálních laserových „klecí“ a ochlazených na ultra nízké teploty lze použít jako kvantové počítačové qubity, které zůstávají stabilní za poměrně širokého rozsahu podmínek. To umožnilo fyzikům vytvořit dosud největší kvantový počítač s 51 qubity.

Pomocí sady podobných qubitů již Lukinův tým vyřešil několik fyzikálních problémů, které je extrémně obtížné modelovat pomocí „klasických“ superpočítačů.

Například ruští a američtí vědci dokázali spočítat, jak se chová velký oblak vzájemně propojených částic, a detekovat dosud neznámé efekty, které se v něm vyskytují. Ukázalo se, že při utlumení buzení mohou určité typy oscilací zůstat a zůstat v systému neomezeně dlouho, o čemž vědci dříve nevěděli.

Pro ověření výsledků těchto výpočtů musel Lukin a jeho kolegové vyvinout speciální algoritmus, který umožnil provádět podobné výpočty ve velmi hrubé podobě na běžných počítačích. Výsledky byly v zásadě konzistentní a potvrdily, že 51-qubitový systém vědců z Harvardu funguje v praxi.

V blízké budoucnosti hodlají vědci v experimentech s kvantovým počítačem pokračovat. Lukin nevylučuje, že se na něm jeho tým pokusí spustit slavný kvantový algoritmus Shor, který umožňuje prolomit většinu existujících šifrovacích systémů založených na algoritmu RSA.

Článek s prvními výsledky kvantového počítače už byl podle Lukina přijat k publikaci v jednom z recenzovaných vědeckých časopisů.

Náklady na projekt Russkoye Pole jsou částečně hrazeny z prostředků poskytnutých nadací Russkiy Mir Foundation