Μια ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ και τη Ρωσία δημιούργησε και δοκίμασε με επιτυχία έναν προγραμματιζόμενο κβαντικό υπολογιστή βασισμένο σε 51 qubits. Αυτό αναφέρθηκε σε δελτίο τύπου από το Ρωσικό Κβαντικό Κέντρο, το οποίο έλαβαν οι συντάκτες του Indicator.Ru.

Πολλές επιστημονικές ομάδες προσπαθούν τώρα να δημιουργήσουν έναν παγκόσμιο κβαντικό υπολογιστή και πολλές κυβερνήσεις και εταιρείες επενδύουν σε αυτά τα έργα. Τα υπολογιστικά στοιχεία τέτοιων υπολογιστών - qubits - λειτουργούν με βάση κβαντικά αντικείμενα: ιόντα, ψυχμένα άτομα ή φωτόνια ικανά να βρίσκονται σε υπέρθεση πολλών καταστάσεων. Αυτό επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να κάνουν ταυτόχρονα, σε έναν κύκλο, πολλούς υπολογισμούς ταυτόχρονα. Οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι σε θέση να λύσουν προβλήματα που οι κλασικοί υπολογιστές θα χρειάζονταν δισεκατομμύρια χρόνια για να λύσουν.

Οι δυνατότητες των κβαντικών υπολογιστών εξαρτώνται από τον αριθμό των qubits. Ήδη αρκετές δεκάδες qubits μπορούν να δώσουν ένα τέτοιο κέρδος υπολογιστική ισχύς, κάτι που δεν είναι εφικτό για τους κλασικούς υπολογιστές. Σήμερα, το Quantum Lab της Google, με επικεφαλής τον John Martinis, σχεδιάζει πειράματα σε έναν υπολογιστή 49 qubit· η IBM πειραματίζεται ήδη με μια συσκευή 17 qubit. Η δημιουργία ενός υπολογιστή 51-qubit είναι ένα τεράστιο βήμα προόδου σε αυτόν τον τομέα.

Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, με επικεφαλής τον Μιχαήλ Λούκιν, καθηγητή φυσικής στο Χάρβαρντ και συνιδρυτή του Ρωσικού Κβαντικού Κέντρου, χρησιμοποίησαν qubits βασισμένα σε ψυχρά άτομα, τα οποία συγκρατούνταν με οπτικά "τσιμπιδάκια" - ειδικά οργανωμένη ακτίνες λέιζερ. Οι περισσότεροι σύγχρονοι κβαντικοί υπολογιστές βασίζονται στη χρήση υπεραγώγιμων qubits που βασίζονται στις διασταυρώσεις Josephson.

Ο Λούκιν και οι συνεργάτες του κατάφεραν να λύσουν με τη βοήθεια του κβαντικού υπολογιστή τους το πρόβλημα της μοντελοποίησης της συμπεριφοράς των κβαντικών συστημάτων πολλών σωματιδίων, το οποίο ήταν πρακτικά άλυτο με τη χρήση κλασικών υπολογιστών. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα, μπόρεσαν να προβλέψουν αρκετά προηγουμένως άγνωστα αποτελέσματα, τα οποία στη συνέχεια δοκιμάστηκαν χρησιμοποιώντας συμβατικούς υπολογιστές.

Στο εγγύς μέλλον, οι επιστήμονες σκοπεύουν να συνεχίσουν τα πειράματα με έναν κβαντικό υπολογιστή. Ίσως θα προσπαθήσουν να χρησιμοποιήσουν αυτό το σύστημα για να δοκιμάσουν αλγόριθμους κβαντικής βελτιστοποίησης που μπορούν να ξεπεράσουν τους υπάρχοντες υπολογιστές.

Σύμφωνα με τον Λούκιν, ο οποίος έκανε μια παρουσίαση στο IV Διεθνές Συνέδριοσχετικά με τις κβαντικές τεχνολογίες στη Μόσχα (ICQT-2017) Στις 14 Ιουλίου, το άρθρο με τα αποτελέσματα της εργασίας έγινε δεκτό για δημοσίευση και θα εμφανιστεί στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv την Κυριακή. Το βράδυ της 14ης Ιουλίου, ο Lukin θα λάβει μέρος σε ανοιχτή συζήτηση στο συνέδριο ICQT, που θα πραγματοποιηθεί μετά από δημόσια διάλεξη του John Martinis.

Στο Χάρβαρντ διδάσκω ένα μάθημα το εξάμηνο. Βασικά, αυτά είναι ειδικά μαθήματα για μεταπτυχιακούς φοιτητές, τώρα - ηλεκτροδυναμική. Υπάρχουν πολλά επίπεδα εδώ: εισαγωγικό - στο επίπεδο του βιβλίου του Purcell, αλλά διδάσκω πιο προχωρημένα - κάτι μεταξύ του Sivukhin και του Landavshitz. Το Landavshits είναι γνωστό εδώ, αλλά δεν χρησιμοποιείται πραγματικά. Κατά τη γνώμη μου, αυτό είναι ένα καλό βιβλίο, αλλά λίγο παλιό. Για παράδειγμα, όλα τα σύγχρονα μαθήματα από την αρχή χρησιμοποιούν τον φορμαλισμό των διανυσμάτων bra και ket για να περιγράψουν κβαντικές καταστάσεις. Ο πρώτος κβαντικός τόμος του Landavshitz δεν το αναφέρει αυτό. Για να αποκτήσετε ένα πτυχίο στη φυσική, πρέπει να παρακολουθήσετε μόνο μερικά μαθήματα: μηχανική, ηλεκτρισμός, θερμοδυναμική και κύματα. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά μαθήματα υψηλό επίπεδο. Όσοι πηγαίνουν στο μεταπτυχιακό κάνουν μεταπτυχιακά μαθήματα κατά τη διάρκεια του πτυχίου τους. Δεν υπάρχει ταβάνι αν υπάρχει ενδιαφέρον.

Στο Χάρβαρντ, ο αριθμός των μαθημάτων είναι πολύ μικρότερος από ό,τι στο Phystech του πρώτου έτους σπουδών - πιθανότατα ήταν δέκα. Στο Χάρβαρντ, υπάρχουν τέσσερις ανά εξάμηνο, αλλά είναι πιο έντονες και συχνά περιλαμβάνουν εργαστηριακές εργασίες. Λένε ότι το Phystech έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με το MIT, αλλά δεν είμαι σίγουρος για αυτό. Το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) μοιάζει περισσότερο με Phystech. Όλοι κάνουν τα ίδια μαθήματα στην αρχή. Το 1998, ήταν αδύνατο να ονειρευτεί κανείς ότι θα γίνει καθηγητής στο Χάρβαρντ. Υπάρχουν μερικές αρκετά ασυνήθιστες μεταδιδακτορικές υποτροφίες εδώ - πλήρης ελευθερία, κάντε ό,τι θέλετε. Δεν έχετε τη δική σας ομάδα, αλλά μπορείτε να επιλέξετε με ποια ομάδα θα εργαστείτε ή μπορείτε να εργαστείτε μόνοι σας. Δεν είναι εύκολο να πάρεις υποτροφία, αλλά αν τα καταφέρεις, σκέψου να γίνεις ελεύθερος επαγγελματίας καλλιτέχνης. Έλαβα ένα από αυτά.

Για τρία χρόνια ως μεταδιδακτορικός, αρχίσαμε να εξελισσόμαστε ενδιαφέρουσες ιδέες, συγκεκριμένα, έκανε ένα πείραμα για να σταματήσει το φως. Αυτή η διαδικασία καθιστά δυνατή τη συνεκτική καταγραφή πληροφοριών σχετικά με την ορμή του φωτονίου σε ένα άτομο και στη συνέχεια την ανάγνωσή τους. Όχι μόνο αναπτύξαμε τη θεωρία, αλλά κάναμε και ένα πείραμα με βάση αυτήν, το οποίο έγινε ευρέως γνωστό. Στο τέλος μιας τριετούς θητείας το 2001, μου προτάθηκε η θέση του επίκουρου καθηγητή. Η ομάδα μου κάθε λίγα χρόνια αρχίζει να αναπτύσσει μια νέα κατεύθυνση. Εξαιτίας αυτού, το εργαστήριό μας είναι μάλλον ασυνήθιστο, επειδή δεν εργαζόμαστε σε καμία περιοχή. Είναι πολύ σημαντικό για έναν επιστήμονα να αλλάζει κατεύθυνση από καιρό σε καιρό. Αυτό υποστηρίζει την επιστημονική νεολαία, σας κάνει να σκεφτείτε, να μελετήσετε νέα πράγματα.

30 από τους αποφοίτους μου έχουν ήδη γίνει καθηγητές, αν και συνήθως ένα μικρό μέρος των μεταπτυχιακών φοιτητών παραμένει στην επιστήμη, κυρίως πηγαίνει για δουλειά σε μεγάλες εταιρείες. Γενικά πιστεύω ότι η αποχώρηση ενός επιστήμονα από μια εταιρεία κάνει και τον κόσμο καλύτερο. Το 2004, αρχίσαμε να χρησιμοποιούμε ακαθαρσίες διαμαντιών ως qubits. Τότε είχα έναν έξυπνο, εργατικό μεταπτυχιακό φοιτητή που ασχολούνταν με τη θεωρία. Αρχίσαμε να σκεφτόμαστε πώς να φτιάξουμε κβαντικούς υπολογιστές στερεάς κατάστασης ή κβαντικά δίκτυα. Κάποια στιγμή ήρθε κοντά μου και μου είπε: «Κανείς δεν θα διαβάσει τα θεωρητικά μας άρθρα, πρέπει να κάνουμε ένα πείραμα». Τότε μόλις ξεκινούσα, είχαμε μόνο ένα μικρό εργαστηριακό δωμάτιο, και ο συνάδελφός μου μας δάνεισε ένα μέρος - μια γωνιά στο εργαστήριό του τρία με τρία μέτρα. Όπως αποδείχθηκε αργότερα, ήταν μια ιστορική, χαρούμενη γωνιά, γιατί έγιναν πολλές σημαντικές ανακαλύψεις σε αυτήν. Φτιάξαμε δύο μικρά πειράματα εκεί. Μέσα σε πέντε χρόνια, υπήρξαν οκτώ άρθρα στο Science and Nature - έτσι ξεκίνησε η δραστηριότητα qubit με διαμάντια.

Υπάρχει μια θρυλική ιστορία. Σε ένα από τα ινστιτούτα της Μόσχας, βρέθηκε ένα δείγμα διαμαντιού με μοναδικές ιδιότητες για πειράματα: ήταν πολύ καθαρό. Χωρίστηκε σε τέσσερα κομμάτια: δύο πήγαν σε εμάς, δύο στη Στουτγάρδη, όπου δούλευε μια άλλη ομάδα. Για πολύ καιρόΌλα τα πειράματα έγιναν με αυτό το διαμάντι. Τώρα, φυσικά, είναι ήδη δυνατή η καλλιέργεια τεχνητών διαμαντιών, τα οποία είναι ανώτερα σε καθαρότητα από το ρωσικό μαγικό διαμάντι - το μαγικό ρωσικό διαμάντι. Ένας κβαντικός υπολογιστής είναι ένα πολύ ενδιαφέρον, ανοιχτό θέμα, όλοι το σκέφτονται, οι εταιρείες επενδύουν. Υπάρχουν δύο πολύ ενδιαφέροντα σημεία που ξεχνούν οι άνθρωποι. Δεν γνωρίζουμε ακόμη αν μπορούμε να φτιάξουμε έναν πραγματικό μεγάλο κβαντικό υπολογιστή με ένα εκατομμύριο qubits. Επιπλέον, ακόμα κι αν το κατασκευάσουμε, κανείς δεν ξέρει ακόμα με σιγουριά σε τι μπορεί να είναι χρήσιμο. Αλλά έχουμε ήδη αρχίσει να δημιουργούμε συστήματα αρκετά μεγάλα, συνεκτικά και προγραμματιζόμενα - είναι ήδη σαφές ότι θα μας επιτρέψουν να μελετήσουμε τη δυναμική των πολύπλοκων συστημάτων με μοναδικό τρόπο. Είμαι σίγουρος ότι τα επόμενα χρόνια θα βρούμε πολλές νέες εφαρμογές.

Οι γονείς μου είναι επιστήμονες. Ο μπαμπάς εργάζεται στο Phystech και η μαμά είναι μαθηματικός. Ο πατέρας μου αποφοίτησε από το Fiztekh, ο αδερφός μου από το Fiztekh. Ταυτόχρονα, οι γονείς μου πίστευαν ότι μπορείς να κάνεις τα πάντα στη ζωή, αλλά πρώτα πρέπει να αποκτήσεις καλή εκπαίδευση. Σύμφωνα με τον ορισμό τους, μια καλή εκπαίδευση είναι είτε η φυσική είτε, σε ακραίες περιπτώσεις, τα μαθηματικά. Από παιδί ήθελα να ασχοληθώ με τον κινηματογράφο. Πήγα σε παιδικά κινηματογραφικά στούντιο, γύρισα κάτι, πήρα και κάποια βραβεία. Για πολύ καιρό δεν σπούδασα συγκεκριμένα φυσική, πολέμησα ακόμη ενεργά με τους γονείς μου, αλλά κάποια στιγμή άρχισα να σκέφτομαι τι να κάνω στη συνέχεια. Για τον κινηματογράφο, ήταν απαραίτητο να μπεις στο VGIK, και αυτό φαινόταν σχεδόν αδύνατο. Σε μια στιγμή αδυναμίας, οι γονείς μου με έπεισαν να προσπαθήσω να λύσω προβλήματα και μου άρεσε πολύ. ΣΤΟ Πέρυσισχολείο, σπούδασα με τον Viktor Ivanovich Chivilev από το Τμήμα Γενικής Φυσικής. Είναι απλά ένας καταπληκτικός άνθρωπος και δάσκαλος. Τώρα προπονεί τις ομάδες της Ολυμπιάδας, διδάσκει πολύ ενδιαφέροντα, διαισθητικά. Ο Βίκτορ Ιβάνοβιτς μου ενστάλαξε ένα ενδιαφέρον για την επίλυση προβλημάτων και κατά τη διάρκεια του τελευταίου έτους του σχολείου προετοιμαζόμουν για τις εισαγωγικές εξετάσεις. Όταν μπήκα στο Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας, μου άρεσε να λύνω προβλήματα, αλλά και πάλι δεν ήμουν σίγουρος: είναι η επιστήμη δική μου ή όχι; Όλοι όσοι ήθελαν να ασχοληθούν με την επιστήμη πήγαιναν στο FOPF. Ως εκ τούτου, αποφάσισα ότι οι ποσότητες είναι κάτι πιο εφαρμοσμένο. Έτσι κατέληξα στο ΦΦΚΕ.

ήταν ενδιαφέρουσα ιστορία: μετά τον δεύτερο χρόνο επισκευάσαμε το καλοκαίρι τον ξενώνα μας, το «ντούκι». Λένε ότι φτιάχτηκε από Γερμανούς αιχμαλώτους πολέμου στα τέλη της δεκαετίας του '40 και στις αρχές του '50, από τότε σιγά-σιγά καταρρέει, προσπάθησαν να το βάλουν σε τάξη, αλλά δεν βγήκε τίποτα καλό. Μαζί με τον Fyodor Zolotarev και τον Sasha Parbukov το αναλάβαμε και το επισκευάσαμε με κρατικές τιμές, αλλά ταυτόχρονα χρησιμοποιώντας εισερχόμενα παιδιά. Μετά από αυτό, ένας από τους «εμπνευστές» της επισκευής, ο Fedor Zolotarev, δημιούργησε τη δική του κατασκευαστική εταιρεία. Λένε ότι αργότερα δούλεψαν για αυτόν πολλοί γνωστοί φυσιοτεχνίτες. Τι εύχονται οι φυσικοί; Εξελίσου, βρες τον εαυτό σου, μην ακολουθείς το πλήθος. Ψάχνετε πάντα για νέες λύσεις και μην φοβάστε απαιτητικές εργασίες. Τότε όλα θα πάνε καλά.

Στο πλαίσιο του Διεθνούς Συνεδρίου για τις Κβαντικές Τεχνολογίες ICQT-2017, το οποίο πραγματοποιείται υπό την αιγίδα του RCC στη Μόσχα, ο καθηγητής του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ, συνιδρυτής του Ρωσικού Κβαντικού Κέντρου (RQC) Μιχαήλ Λούκιν ανακοίνωσε ότι μια ομάδα Ρώσων και Αμερικανοί επιστήμονες που εργάζονται στο Χάρβαρντ υπό την ηγεσία του δημιούργησαν και δοκίμασαν τον πρώτο κβαντικό υπολογιστή στον κόσμο, που αποτελείται από 51 qubits - το πιο περίπλοκο υπολογιστικό σύστημα που υπάρχει σήμερα.

Οι κβαντικοί υπολογιστές - ειδικές υπολογιστικές συσκευές, των οποίων η ισχύς αυξάνεται εκθετικά λόγω της χρήσης των νόμων της κβαντικής μηχανικής στην εργασία τους, αποτελούνται από qubits - κελιά μνήμης και ταυτόχρονα πρωτόγονες υπολογιστικές μονάδες που αποθηκεύουν μια σειρά τιμών μεταξύ μηδέν και ένα.

Τέτοιες συσκευές αναπτύσσονται με την κλασική ή αδιαβατική μέθοδο. Οι υποστηρικτές του πρώτου προσπαθούν να δημιουργήσουν έναν καθολικό κβαντικό υπολογιστή, τα qubits στον οποίο θα υπακούουν στους κανόνες με τους οποίους λειτουργούν οι συμβατικές ψηφιακές συσκευές. Η εργασία με αυτό είναι παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο οι μηχανικοί και οι προγραμματιστές διαχειρίζονται τους υπολογιστές. Ένας αδιαβατικός υπολογιστής είναι πιο εύκολο να δημιουργηθεί, αλλά είναι πιο κοντά στις αρχές λειτουργίας του με τους αναλογικούς υπολογιστές των αρχών του 20ου αιώνα και όχι με τους παραδοσιακούς. ψηφιακές συσκευές.

Το 2016, αρκετές ομάδες επιστημόνων και μηχανικών από τις ΗΠΑ, την Αυστραλία και ορισμένες ευρωπαϊκές χώρες ανακοίνωσαν ότι θα δημιουργήσουν ένα τέτοιο μηχάνημα στο εγγύς μέλλον. Έτσι, η ομάδα του John Martinis από την Google έχει αναπτύξει μια ασυνήθιστη «υβριδική» έκδοση του παγκόσμιου κβαντικού υπολογιστή, η οποία συνδυάζει στοιχεία της αναλογικής και ψηφιακής προσέγγισης των υπολογισμών.

Ο φυσικός Lukin και οι συνάδελφοί του στο RCC και το Χάρβαρντ ξεπέρασαν την ομάδα Martinis, η οποία τώρα εργάζεται σε ένα 22-qubit υπολογιστή, χρησιμοποιώντας όχι υπεραγωγούς, όπως επιστήμονες της Google, αλλά εξωτικά «ψυχρά άτομα».

Έτσι, η ομάδα του Lukin ανακάλυψε ότι ένα σύνολο ατόμων που συγκρατούνται μέσα σε ειδικά «κλουβιά» λέιζερ και ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως qubits κβαντικών υπολογιστών που παραμένουν σταθερά κάτω από ένα αρκετά ευρύ φάσμα συνθηκών. Αυτό επέτρεψε στους φυσικούς να δημιουργήσουν τον μεγαλύτερο κβαντικό υπολογιστή των 51 qubits μέχρι σήμερα.

Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο παρόμοιων qubits, επιλύθηκαν αρκετά φυσικά προβλήματα, τα οποία είναι εξαιρετικά δύσκολο να μοντελοποιηθούν χρησιμοποιώντας «κλασικούς» υπερυπολογιστές. Οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν πώς συμπεριφέρεται μεγάλο σύννεφοσωματίδια συνδέονται μεταξύ τους και ανακαλύπτουν προηγουμένως άγνωστα αποτελέσματα που συμβαίνουν μέσα σε αυτό. Αποδείχθηκε ότι όταν η διέγερση μειώνεται, ορισμένοι τύποι ταλαντώσεων μπορούν να παραμείνουν και να παραμείνουν στο σύστημα επ' αόριστον, κάτι που οι επιστήμονες δεν γνώριζαν πριν.

Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε ένας ειδικός αλγόριθμος που επιτρέπει τη διεξαγωγή παρόμοιων υπολογισμών σε πολύ πρόχειρη μορφή σε συμβατικούς υπολογιστές. Τα αποτελέσματα ήταν σε γενικές γραμμές συνεπή, επιβεβαιώνοντας ότι το σύστημα 51 qubit των επιστημόνων του Χάρβαρντ λειτουργεί στην πράξη.

Η ομάδα των επιστημόνων σκοπεύει να συνεχίσει τα πειράματα με έναν κβαντικό υπολογιστή. Σύμφωνα με τον Lukin, θα προσπαθήσουν να εκτελέσουν τον διάσημο κβαντικό αλγόριθμο του Shor σε αυτό, ο οποίος επιτρέπει την πειρατεία στα περισσότερα υπάρχοντα συστήματακρυπτογράφηση με βάση τον αλγόριθμο RSA. Τα αποτελέσματα του κβαντικού υπολογιστή έχουν ήδη περιγραφεί σε ένα από τα επιστημονικά περιοδικά με κριτές.

ΜΟΣΧΑ, 14 Ιουλίου- Ειδήσεις RIA.Ρώσοι και Αμερικανοί επιστήμονες που εργάζονται στο Χάρβαρντ δημιούργησαν και δοκίμασαν τον πρώτο κβαντικό υπολογιστή στον κόσμο, που αποτελείται από 51 qubits. Η συσκευή είναι μέχρι στιγμής το πιο περίπλοκο υπολογιστικό σύστημα του είδους της, δήλωσε ο καθηγητής του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, συνιδρυτής του Ρωσικού Κβαντικού Κέντρου (RKC) Μιχαήλ Λούκιν.

Ο φυσικός το ανακοίνωσε ενώ έκανε παρουσίαση στο Διεθνές Συνέδριο για τις Κβαντικές Τεχνολογίες ICQT-2017, το οποίο πραγματοποιείται υπό την αιγίδα του RCC στη Μόσχα. Αυτό το επίτευγμα επέτρεψε στην ομάδα του Lukin να γίνει ηγέτης στην κούρσα για τη δημιουργία ενός πλήρους κβαντικού υπολογιστή, ο οποίος κρατείται ανεπίσημα για αρκετά χρόνια μεταξύ πολλών ομάδων κορυφαίων φυσικών στον κόσμο.

Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ειδικές υπολογιστικές συσκευές των οποίων η ισχύς αυξάνεται εκθετικά λόγω της χρήσης των νόμων της κβαντικής μηχανικής στην εργασία τους. Όλες αυτές οι συσκευές αποτελούνται από qubits - κελιά μνήμης και ταυτόχρονα πρωτόγονες υπολογιστικές μονάδες ικανές να αποθηκεύουν μια σειρά τιμών μεταξύ μηδέν και ενός.

Σήμερα, υπάρχουν δύο κύριες προσεγγίσεις για την ανάπτυξη τέτοιων συσκευών - κλασική και αδιαβατική. Οι υποστηρικτές του πρώτου από αυτούς προσπαθούν να δημιουργήσουν έναν παγκόσμιο κβαντικό υπολογιστή, τα qubit στον οποίο θα υπακούουν στους κανόνες με τους οποίους λειτουργούν οι συμβατικές ψηφιακές συσκευές. Η εργασία με μια τέτοια υπολογιστική συσκευή ιδανικά δεν θα διαφέρει πολύ από το πώς οι μηχανικοί και οι προγραμματιστές διαχειρίζονται τους συμβατικούς υπολογιστές. Ένας αδιαβατικός υπολογιστής είναι πιο εύκολο να δημιουργηθεί, αλλά είναι πιο κοντά στις αρχές του στους αναλογικούς υπολογιστές των αρχών του 20ου αιώνα και όχι στις ψηφιακές συσκευές της εποχής μας.

Πέρυσι, αρκετές ομάδες επιστημόνων και μηχανικών από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Αυστραλία και αρκετές ευρωπαϊκές χώρες ανακοίνωσαν ότι ήταν κοντά στη δημιουργία ενός τέτοιου μηχανήματος. Κορυφαίος σε αυτόν τον άτυπο αγώνα ήταν η ομάδα του Γιάννη Μαρτίνη από Google, η οποία αναπτύσσει μια ασυνήθιστη «υβριδική» έκδοση ενός παγκόσμιου κβαντικού υπολογιστή που συνδυάζει στοιχεία της αναλογικής και ψηφιακής προσέγγισης σε τέτοιους υπολογισμούς.

Ο Λούκιν και οι συνάδελφοί του στο RCC και στο Χάρβαρντ παρέκαμψαν την ομάδα Martinis, η οποία, όπως είπε ο Martinis στο RIA Novosti, εργάζεται τώρα για τη δημιουργία ενός υπολογιστή 22 qubit που δεν χρησιμοποιεί υπεραγωγούς, όπως επιστήμονες της Google, αλλά εξωτικά «ψυχρά άτομα».

Όπως ανακάλυψαν Ρώσοι και Αμερικανοί επιστήμονες, ένα σύνολο ατόμων που συγκρατούνται μέσα σε ειδικά «κλουβιά» λέιζερ και ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως qubits κβαντικών υπολογιστών που παραμένουν σταθερά κάτω από ένα αρκετά ευρύ φάσμα συνθηκών. Αυτό επέτρεψε στους φυσικούς να δημιουργήσουν τον μεγαλύτερο κβαντικό υπολογιστή των 51 qubits μέχρι στιγμής.

Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο παρόμοιων qubits, η ομάδα του Lukin έχει ήδη λύσει αρκετά προβλήματα φυσικής που είναι εξαιρετικά δύσκολο να μοντελοποιηθούν χρησιμοποιώντας «κλασικούς» υπερυπολογιστές. Για παράδειγμα, Ρώσοι και Αμερικανοί επιστήμονες ήταν σε θέση να υπολογίσουν πώς συμπεριφέρεται ένα μεγάλο σύννεφο διασυνδεδεμένων σωματιδίων, για να ανιχνεύσουν προηγουμένως άγνωστες επιδράσεις που συμβαίνουν μέσα σε αυτό. Αποδείχθηκε ότι όταν η διέγερση μειώνεται, ορισμένοι τύποι ταλαντώσεων μπορούν να παραμείνουν και να παραμείνουν στο σύστημα επ' αόριστον, κάτι που οι επιστήμονες δεν γνώριζαν πριν.

Για να επαληθεύσουν τα αποτελέσματα αυτών των υπολογισμών, ο Lukin και οι συνάδελφοί του έπρεπε να αναπτύξουν έναν ειδικό αλγόριθμο που επέτρεπε τη διεξαγωγή παρόμοιων υπολογισμών σε πολύ πρόχειρη μορφή σε συμβατικούς υπολογιστές. Τα αποτελέσματα ήταν σε γενικές γραμμές συνεπή, επιβεβαιώνοντας ότι το σύστημα 51 qubit των επιστημόνων του Χάρβαρντ λειτουργεί στην πράξη.

Στο εγγύς μέλλον, οι επιστήμονες σκοπεύουν να συνεχίσουν τα πειράματα με έναν κβαντικό υπολογιστή. Ο Lukin δεν αποκλείει ότι η ομάδα του θα προσπαθήσει να εκτελέσει τον περίφημο κβαντικό αλγόριθμο Shor, ο οποίος σας επιτρέπει να σπάσετε τα περισσότερα υπάρχοντα συστήματα κρυπτογράφησης που βασίζονται στον αλγόριθμο RSA. Σύμφωνα με τον Lukin, ένα άρθρο με τα πρώτα αποτελέσματα ενός κβαντικού υπολογιστή έχει ήδη γίνει δεκτό για δημοσίευση σε ένα από τα επιστημονικά περιοδικά με κριτές.

Ρώσοι και Αμερικανοί επιστήμονες που εργάζονται στο Χάρβαρντ δημιούργησαν και δοκίμασαν τον πρώτο κβαντικό υπολογιστή 51 qubit στον κόσμο, το πιο περίπλοκο υπολογιστικό σύστημα του είδους του.

Αυτό δήλωσε ο καθηγητής του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, συνιδρυτής του Ρωσικού Κβαντικού Κέντρου (RQC) Μιχαήλ Λούκιν, ανέφερε το RIA Novosti.

Ο φυσικός μίλησε για αυτό στο Διεθνές Συνέδριο για τις Κβαντικές Τεχνολογίες ICQT-2017 στη Μόσχα.

Αυτό το επίτευγμα επέτρεψε στην ομάδα του Lukin να γίνει ηγέτης στον «αγώνα» για τη δημιουργία ενός πλήρους κβαντικού υπολογιστή, που ανεπίσημα διεξάγεται εδώ και αρκετά χρόνια μεταξύ πολλών ομάδων κορυφαίων φυσικών στον κόσμο.

Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ειδικές υπολογιστικές συσκευές των οποίων η ισχύς αυξάνεται εκθετικά λόγω της χρήσης των νόμων της κβαντικής μηχανικής στην εργασία τους.

Όλες αυτές οι συσκευές αποτελούνται από qubits - κελιά μνήμης και ταυτόχρονα πρωτόγονες υπολογιστικές μονάδες ικανές να αποθηκεύουν μια σειρά τιμών μεταξύ μηδέν και ενός.

Σήμερα, υπάρχουν δύο κύριες προσεγγίσεις για την ανάπτυξη τέτοιων συσκευών - κλασική και αδιαβατική.

Οι υποστηρικτές του πρώτου από αυτούς προσπαθούν να δημιουργήσουν έναν παγκόσμιο κβαντικό υπολογιστή, τα qubit στον οποίο θα υπακούουν στους κανόνες με τους οποίους λειτουργούν οι συμβατικές ψηφιακές συσκευές.

Η εργασία με μια τέτοια υπολογιστική συσκευή ιδανικά δεν θα διαφέρει πολύ από το πώς οι μηχανικοί και οι προγραμματιστές διαχειρίζονται τους συμβατικούς υπολογιστές.

Ένας αδιαβατικός υπολογιστής είναι πιο εύκολο να κατασκευαστεί, αλλά καταρχήν πιο κοντά στους αναλογικούς υπολογιστές των αρχών του 20ου αιώνα παρά στις ψηφιακές συσκευές του σήμερα.

Πέρυσι, αρκετές ομάδες επιστημόνων και μηχανικών από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Αυστραλία και αρκετές ευρωπαϊκές χώρες ανακοίνωσαν ότι ήταν κοντά στη δημιουργία ενός τέτοιου μηχανήματος.

Ηγέτης σε αυτόν τον άτυπο αγώνα ήταν η ομάδα του John Martinis από την Google, η οποία αναπτύσσει μια ασυνήθιστη "υβριδική" έκδοση ενός παγκόσμιου κβαντικού υπολογιστή που συνδυάζει στοιχεία της αναλογικής και ψηφιακής προσέγγισης σε τέτοιους υπολογισμούς.

Ο Λούκιν και οι συνάδελφοί του στο RCC και στο Χάρβαρντ έχουν παρακάμψει την ομάδα Martinis, η οποία τώρα εργάζεται σε έναν υπολογιστή 22 qubit, χρησιμοποιώντας όχι υπεραγωγούς, όπως επιστήμονες από την Google, αλλά εξωτικά «ψυχρά άτομα».

Όπως ανακάλυψαν Ρώσοι και Αμερικανοί επιστήμονες, ένα σύνολο ατόμων που συγκρατούνται μέσα σε ειδικά «κλουβιά» λέιζερ και ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως qubits κβαντικών υπολογιστών που παραμένουν σταθερά κάτω από ένα αρκετά ευρύ φάσμα συνθηκών. Αυτό επέτρεψε στους φυσικούς να δημιουργήσουν τον μεγαλύτερο κβαντικό υπολογιστή των 51 qubits μέχρι στιγμής.

Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο παρόμοιων qubits, η ομάδα του Lukin έχει ήδη λύσει αρκετά προβλήματα φυσικής που είναι εξαιρετικά δύσκολο να μοντελοποιηθούν χρησιμοποιώντας «κλασικούς» υπερυπολογιστές.

Για παράδειγμα, Ρώσοι και Αμερικανοί επιστήμονες ήταν σε θέση να υπολογίσουν πώς συμπεριφέρεται ένα μεγάλο σύννεφο διασυνδεδεμένων σωματιδίων, για να ανιχνεύσουν προηγουμένως άγνωστες επιδράσεις που συμβαίνουν μέσα σε αυτό. Αποδείχθηκε ότι όταν η διέγερση μειώνεται, ορισμένοι τύποι ταλαντώσεων μπορούν να παραμείνουν και να παραμείνουν στο σύστημα επ' αόριστον, κάτι που οι επιστήμονες δεν γνώριζαν πριν.

Για να επαληθεύσουν τα αποτελέσματα αυτών των υπολογισμών, ο Lukin και οι συνάδελφοί του έπρεπε να αναπτύξουν έναν ειδικό αλγόριθμο που επέτρεπε τη διεξαγωγή παρόμοιων υπολογισμών σε πολύ πρόχειρη μορφή σε συμβατικούς υπολογιστές. Τα αποτελέσματα ήταν σε γενικές γραμμές συνεπή, επιβεβαιώνοντας ότι το σύστημα 51 qubit των επιστημόνων του Χάρβαρντ λειτουργεί στην πράξη.

Στο εγγύς μέλλον, οι επιστήμονες σκοπεύουν να συνεχίσουν τα πειράματα με έναν κβαντικό υπολογιστή. Ο Lukin δεν αποκλείει ότι η ομάδα του θα προσπαθήσει να εκτελέσει τον περίφημο κβαντικό αλγόριθμο Shor, ο οποίος σας επιτρέπει να σπάσετε τα περισσότερα υπάρχοντα συστήματα κρυπτογράφησης που βασίζονται στον αλγόριθμο RSA.

Σύμφωνα με τον Lukin, ένα άρθρο με τα πρώτα αποτελέσματα ενός κβαντικού υπολογιστή έχει ήδη γίνει δεκτό για δημοσίευση σε ένα από τα επιστημονικά περιοδικά με κριτές.

Το κόστος του έργου Russkoye Pole καλύπτεται εν μέρει από κεφάλαια που παρέχονται από το Ίδρυμα Russkiy Mir