Grupa fizyków z USA i Rosji stworzyła iz powodzeniem przetestowała programowalny komputer kwantowy oparty na 51 kubitach. Poinformowano o tym w komunikacie prasowym Rosyjskiego Centrum Kwantowego, który otrzymali redaktorzy Indicator.Ru.

Wiele grup naukowych próbuje obecnie stworzyć uniwersalny komputer kwantowy, a wiele rządów i korporacji inwestuje w te projekty. Elementy obliczeniowe takich komputerów – kubity – działają w oparciu o obiekty kwantowe: jony, schłodzone atomy czy fotony mogące znajdować się w superpozycji kilku stanów. Dzięki temu komputery kwantowe mogą jednocześnie, w jednym cyklu, wykonywać wiele obliczeń jednocześnie. Komputery kwantowe będą w stanie rozwiązać problemy, których rozwiązanie klasycznym komputerom zajęłoby miliardy lat.

Możliwości komputerów kwantowych zależą od liczby kubitów. Już kilkadziesiąt kubitów może dać taki zysk w moc obliczeniowa, co jest nieosiągalne dla klasycznych komputerów. Dzisiaj Google Quantum Lab, kierowane przez Johna Martinisa, planuje eksperymenty na 49-kubitowym komputerze, IBM już eksperymentuje z 17-kubitowym urządzeniem. Stworzenie 51-kubitowego komputera to ogromny krok naprzód w tej dziedzinie.

Grupa naukowców z Harvard University i Massachusetts Institute of Technology, kierowana przez Mikhaila Lukina, profesora fizyki na Harvardzie i współzałożyciela Rosyjskiego Centrum Kwantowego, użyła kubitów opartych na zimnych atomach, które trzymane były przez optyczne "pęsety" - specjalnie zorganizowane wiązki laserowe. Większość nowoczesnych komputerów kwantowych opiera się na wykorzystaniu kubitów nadprzewodzących opartych na złączach Josephsona.

Lukinowi i jego kolegom udało się rozwiązać za pomocą swojego komputera kwantowego problem modelowania zachowania układów kwantowych wielu cząstek, który był praktycznie nierozwiązywalny przy użyciu klasycznych komputerów. Co więcej, w rezultacie byli w stanie przewidzieć kilka wcześniej nieznanych efektów, które następnie przetestowano przy użyciu konwencjonalnych komputerów.

W najbliższej przyszłości naukowcy zamierzają kontynuować eksperymenty z komputerem kwantowym. Być może spróbują wykorzystać ten system do przetestowania algorytmów optymalizacji kwantowej, które mogą przewyższyć istniejące komputery.

Według Lukina, który wygłosił prezentację na IV Międzynarodowa Konferencja o Quantum Technologies w Moskwie (ICQT-2017) 14 lipca artykuł z wynikami prac został przyjęty do publikacji i ukaże się na serwerze preprintów arXiv w niedzielę. Wieczorem 14 lipca Lukin weźmie udział w otwartej dyskusji na konferencji ICQT, która odbędzie się po publicznym wykładzie Johna Martinisa.

Na Harvardzie prowadzę jeden kurs w semestrze. Zasadniczo są to specjalne kursy dla doktorantów, teraz - elektrodynamika. Jest tu kilka poziomów: wstępny – na poziomie książki Purcella, ale uczę bardziej zaawansowany – coś pomiędzy Sivukhin a Landavshits. Landavshits jest tutaj znany, ale tak naprawdę nie jest używany. Moim zdaniem to dobra książka, ale trochę przestarzała. Na przykład wszystkie współczesne kursy od samego początku wykorzystują formalizm wektorów biustonosza i ket do opisu stanów kwantowych. Pierwszy tom kwantowy Landavshitza nie wspomina o tym. Aby uzyskać tytuł licencjata z fizyki, wystarczy ukończyć tylko kilka kursów: mechanika, elektryka, termodynamika i fale. Istnieje jednak wiele kursów wysoki poziom. Ci, którzy chodzą na studia podyplomowe, odbywają studia podyplomowe w latach licencjackich. Nie ma pułapu, jeśli jest zainteresowanie.

Na Harvardzie liczba badanych jest znacznie mniejsza niż na Phystech na pierwszym roku studiów – było ich chyba dziesięć. Na Harvardzie są to cztery w semestrze, ale są one bardziej intensywne i często obejmują projekty laboratoryjne. Mówią, że Phystech jest wzorowany na MIT, ale nie jestem tego pewien. Kalifornijski Instytut Technologii (Caltech) jest bardziej jak Phystech. Na początku wszyscy uczęszczają na te same kursy. W 1998 roku nie można było nawet marzyć o zostaniu profesorem na Harvardzie. Jest tu kilka dość niezwykłych stypendiów podoktoranckich – pełna swoboda, rób co chcesz. Nie masz własnej grupy, ale możesz wybrać, z którą grupą chcesz pracować, lub możesz pracować samodzielnie. Nie jest łatwo dostać stypendium, ale jeśli ci się uda, rozważ zostanie niezależnym artystą. Jeden z nich otrzymałem.

Przez trzy lata jako postdoc zaczęliśmy się rozwijać ciekawe pomysły w szczególności wymyślił eksperyment, aby zatrzymać światło. Proces ten umożliwia spójne rejestrowanie informacji o pędzie fotonu w atomie, a następnie odczytywanie ich. Nie tylko opracowaliśmy teorię, ale także przeprowadziliśmy na jej podstawie eksperyment, który stał się powszechnie znany. Pod koniec trzyletniej kadencji w 2001 roku zaproponowano mi stanowisko adiunkta. Moja grupa co kilka lat zaczyna rozwijać się w nowym kierunku. Z tego powodu nasze laboratorium jest dość nietypowe, ponieważ nie pracujemy w jednym obszarze. Dla naukowca bardzo ważna jest od czasu do czasu zmiana kierunku. To wspiera młodość naukową, zmusza do myślenia, studiowania nowych rzeczy.

30 moich absolwentów zostało już profesorami, choć zwykle niewielka część doktorantów pozostaje w nauce, najczęściej pracuje w dużych firmach. Generalnie uważam, że odejście naukowca w firmie również czyni świat lepszym. W 2004 roku zaczęliśmy używać zanieczyszczeń diamentowych jako kubitów. Potem miałem inteligentnego, pracowitego doktoranta, który zajmował się teorią. Zaczęliśmy myśleć o tym, jak zbudować półprzewodnikowe komputery kwantowe lub sieci kwantowe. W pewnym momencie podeszła do mnie i powiedziała: „Nikt nie będzie czytał naszych artykułów teoretycznych, musimy zrobić eksperyment”. Wtedy dopiero zaczynałem, mieliśmy tylko jedno małe pomieszczenie laboratoryjne, a mój kolega pożyczył nam miejsce - kącik w swoim laboratorium trzy na trzy metry. Jak się później okazało, był to historyczny, szczęśliwy zakątek, gdyż dokonano w nim wielu ważnych odkryć. Zbudowaliśmy tam dwa małe eksperymenty. W ciągu pięciu lat ukazało się osiem artykułów w Science and Nature - tak rozpoczęła się działalność kubitów diamentowych.

Istnieje legendarna historia. W jednym z moskiewskich instytutów znaleziono próbkę diamentu o unikalnych właściwościach do eksperymentów: była bardzo czysta. Został podzielony na cztery części: dwie pojechały do ​​nas, dwie do Stuttgartu, gdzie pracowała inna grupa. Przez długi czas Wszystkie eksperymenty zostały wykonane z tym diamentem. Teraz, oczywiście, można już wyhodować sztuczne diamenty, które mają wyższą czystość od rosyjskiego magicznego diamentu - magicznego rosyjskiego diamentu. Komputer kwantowy to bardzo ciekawy, otwarty temat, wszyscy o nim myślą, firmy inwestują. Są dwa bardzo interesujące punkty, o których ludzie zapominają. Nie wiemy jeszcze, czy możemy zbudować naprawdę duży komputer kwantowy z milionem kubitów. Co więcej, nawet jeśli go zbudujemy, nikt jeszcze nie wie na pewno, do czego może się przydać. Ale już zaczynamy tworzyć systemy wystarczająco duże, spójne i programowalne - już teraz wiadomo, że pozwolą nam w unikalny sposób badać dynamikę złożonych systemów. Jestem pewien, że w najbliższych latach znajdziemy wiele nowych zastosowań.

Moi rodzice są naukowcami. Tata pracuje w Phystech, a mama jest matematykiem. Mój ojciec ukończył Fiztekh, mój brat ukończył Fiztekh. Jednocześnie moi rodzice wierzyli, że w życiu można zrobić wszystko, ale najpierw trzeba się dobrze wykształcić. Z ich definicji dobre wykształcenie to albo fizyka, albo, w skrajnych przypadkach, matematyka. Jako dziecko chciałem robić kino. Chodziłem do dziecięcych studiów filmowych, coś nakręciłem, dostałem nawet nagrody. Przez długi czas nie studiowałem fizyki celowo, nawet aktywnie walczyłem z rodzicami, ale w pewnym momencie zacząłem myśleć o tym, co dalej. W przypadku kina konieczne było wejście do VGIK, a to wydawało się prawie niemożliwe. W chwili słabości rodzice namówili mnie, żebym spróbowała rozwiązać problemy i bardzo mi się to podobało. W Ostatni rok szkołę studiowałem u Wiktora Iwanowicza Chiwilowa z Wydziału Fizyki Ogólnej. Jest po prostu niesamowitą osobą i nauczycielem. Teraz trenuje drużyny olimpijskie, uczy bardzo ciekawie, intuicyjnie. Wiktor Iwanowicz zaszczepił we mnie zainteresowanie rozwiązywaniem problemów, aw ostatniej klasie szkoły przygotowywałem się do egzaminów wstępnych. Kiedy wszedłem do Instytutu Fizyki i Techniki, lubiłem rozwiązywać problemy, ale wciąż nie byłem pewien: nauka jest moja, czy nie? Każdy, kto chciał uprawiać naukę, udał się do FOPF. Dlatego uznałem, że kwanty są czymś bardziej stosowanym. Więc skończyłem na FFKE.

Był ciekawa historia: po drugim roku w lecie naprawiliśmy nasz hostel „dwójka”. Mówią, że zbudowali go niemieccy jeńcy wojenni na przełomie lat 40. - 50., od tego czasu powoli się wali, próbowano go uporządkować, ale nic dobrego z tego nie wyszło. Razem z Fiodorem Zolotarevem i Saszą Parbukowem podjęliśmy się i naprawiliśmy go po stawkach państwowych, ale jednocześnie korzystając z przychodzących facetów. Następnie jeden z „inicjatorów” naprawy, Fiodor Zolotarev, stworzył własną firmę budowlaną. Mówią, że później pracowało dla niego wielu znanych fizyków. Czego życzą fizycy? Ewoluuj, znajdź siebie, nie podążaj za tłumem. Zawsze szukaj nowych rozwiązań i nie bój się wymagające zadania. Wtedy wszystko będzie dobrze.

W ramach Międzynarodowej Konferencji Technologii Kwantowych ICQT-2017, która odbywa się pod auspicjami RCC w Moskwie, profesor Uniwersytetu Harvarda, współzałożyciel Rosyjskiego Centrum Kwantowego (RQC) Michaił Łukin ogłosił, że grupa rosyjskich a amerykańscy naukowcy pracujący na Harvardzie pod jego kierownictwem stworzyli i przetestowali pierwszy na świecie komputer kwantowy, składający się z 51 kubitów - najbardziej złożony system obliczeniowy, jaki istnieje obecnie.

Komputery kwantowe - specjalne urządzenia obliczeniowe, których moc rośnie wykładniczo dzięki wykorzystaniu w swojej pracy praw mechaniki kwantowej, składają się z kubitów - komórek pamięci i jednocześnie prymitywnych modułów obliczeniowych, które przechowują szereg wartości pomiędzy zero i jeden.

Takie urządzenia są opracowywane metodą klasyczną lub adiabatyczną. Zwolennicy pierwszego próbują stworzyć uniwersalny komputer kwantowy, w którym kubity byłyby zgodne z zasadami działania konwencjonalnych urządzeń cyfrowych. Praca z nim jest podobna do tego, jak inżynierowie i programiści zarządzają komputerami. Komputer adiabatyczny jest łatwiejszy do stworzenia, ale jest bliższy w zasadach działania komputerom analogowym z początku XX wieku, a nie tradycyjnym. urządzenia cyfrowe.

W 2016 roku kilka zespołów naukowców i inżynierów z USA, Australii i szeregu krajów europejskich ogłosiło, że w najbliższym czasie powstanie taka maszyna. Tak więc zespół Johna Martinisa z Google opracował niezwykłą „hybrydową” wersję uniwersalnego komputera kwantowego, który łączy elementy analogowego i cyfrowego podejścia do obliczeń.

Fizyk Lukin i jego koledzy z RCC i Harvardu osiągnęli lepsze wyniki niż grupa Martinis, która obecnie pracuje nad 22-kubitem komputer, używając nie nadprzewodników, jak naukowcy z Google, ale egzotycznych „zimnych atomów”.

W ten sposób grupa Lukina odkryła, że ​​zestaw atomów trzymanych w specjalnych „klatkach” laserowych i chłodzonych do bardzo niskich temperatur może być używany jako kubity komputerów kwantowych, które pozostają stabilne w dość szerokim zakresie warunków. Umożliwiło to fizykom stworzenie największego do tej pory komputera kwantowego składającego się z 51 kubitów.

Używając zestawu podobnych kubitów, rozwiązano kilka problemów fizycznych, które są niezwykle trudne do modelowania przy użyciu „klasycznych” superkomputerów. Naukowcy byli w stanie obliczyć, jak się zachowuje duża chmura połączonych ze sobą cząstek i odkryć nieznane wcześniej efekty zachodzące w ich wnętrzu. Okazało się, że przy tłumieniu wzbudzenia pewne rodzaje oscylacji mogą pozostawać i pozostawać w układzie w nieskończoność, czego naukowcy nie byli wcześniej świadomi.

W tym celu opracowano specjalny algorytm, który pozwala na przeprowadzenie podobnych obliczeń w bardzo przybliżonej formie na konwencjonalnych komputerach. Wyniki były zasadniczo spójne, potwierdzając, że 51-kubitowy system naukowców z Harvardu działa w praktyce.

Zespół naukowców zamierza kontynuować eksperymenty z komputerem kwantowym. Według Lukina będą próbowali uruchomić na nim słynny algorytm kwantowy Shora, który umożliwia hakowanie najbardziej istniejące systemy szyfrowanie oparte na algorytmie RSA. Wyniki działania komputera kwantowego zostały już opisane w jednym z recenzowanych czasopism naukowych.

MOSKWA, 14 lipca- Wiadomości RIA. Rosyjscy i amerykańscy naukowcy pracujący na Harvardzie stworzyli i przetestowali pierwszy na świecie komputer kwantowy, składający się z 51 kubitów. Urządzenie jest jak dotąd najbardziej złożonym systemem obliczeniowym w swoim rodzaju, powiedział profesor Uniwersytetu Harvarda, współzałożyciel Rosyjskiego Centrum Kwantowego (RKC) Michaił Łukin.

Fizyk poinformował o tym podczas prezentacji na Międzynarodowej Konferencji Technologii Kwantowych ICQT-2017, która odbywa się pod auspicjami RCC w Moskwie. To osiągnięcie pozwoliło grupie Lukina stać się liderem w wyścigu o stworzenie pełnoprawnego komputera kwantowego, który od kilku lat trwa nieoficjalnie między kilkoma grupami czołowych fizyków na świecie.

Komputery kwantowe to specjalne urządzenia obliczeniowe, których moc rośnie wykładniczo dzięki wykorzystaniu w swojej pracy praw mechaniki kwantowej. Wszystkie takie urządzenia składają się z kubitów - komórek pamięci i jednocześnie prymitywnych modułów obliczeniowych zdolnych do przechowywania szeregu wartości od zera do jednego.

Obecnie istnieją dwa główne podejścia do rozwoju takich urządzeń - klasyczne i adiabatyczne. Zwolennicy pierwszego z nich próbują stworzyć uniwersalny komputer kwantowy, w którym kubity byłyby zgodne z zasadami działania konwencjonalnych urządzeń cyfrowych. Praca z takim urządzeniem obliczeniowym idealnie nie będzie różniła się zbytnio od tego, jak inżynierowie i programiści zarządzają konwencjonalnymi komputerami. Komputer adiabatyczny jest łatwiejszy do stworzenia, ale jest bliższy w swoich zasadach komputerom analogowym z początku XX wieku, a nie urządzeniom cyfrowym naszych czasów.

W ubiegłym roku kilka zespołów naukowców i inżynierów ze Stanów Zjednoczonych, Australii i kilku krajów europejskich ogłosiło, że jest blisko stworzenia takiej maszyny. Liderem w tym nieformalnym wyścigu była ekipa Johna Martinisa z Google, która opracowuje niezwykłą „hybrydową” wersję uniwersalnego komputera kwantowego, łączącego elementy analogowego i cyfrowego podejścia do takich obliczeń.

Lukin i jego koledzy z RCC i Harvardu ominęli grupę Martinis, która, jak powiedział Martinis RIA Novosti, pracuje obecnie nad stworzeniem 22-kubitowego komputera, który nie będzie wykorzystywał nadprzewodników, jak naukowcy z Google, ale egzotyczne „zimne atomy”.

Jak odkryli rosyjscy i amerykańscy naukowcy, zestaw atomów utrzymywanych w specjalnych „klatkach” laserowych i schłodzonych do bardzo niskich temperatur może być używany jako kubity komputerów kwantowych, które pozostają stabilne w dość szerokim zakresie warunków. Pozwoliło to fizykom na stworzenie największego do tej pory komputera kwantowego składającego się z 51 kubitów.

Korzystając z zestawu podobnych kubitów, zespół Lukina rozwiązał już kilka problemów fizycznych, które są niezwykle trudne do modelowania przy użyciu „klasycznych” superkomputerów. Na przykład rosyjscy i amerykańscy naukowcy byli w stanie obliczyć, jak zachowuje się duża chmura połączonych ze sobą cząstek, aby wykryć nieznane wcześniej efekty zachodzące w nim. Okazało się, że przy tłumieniu wzbudzenia pewne rodzaje oscylacji mogą pozostawać i pozostawać w układzie w nieskończoność, czego naukowcy nie byli wcześniej świadomi.

Aby zweryfikować wyniki tych obliczeń, Lukin i jego koledzy musieli opracować specjalny algorytm, który umożliwił przeprowadzenie podobnych obliczeń w bardzo przybliżonej formie na konwencjonalnych komputerach. Wyniki były zasadniczo spójne, potwierdzając, że 51-kubitowy system naukowców z Harvardu działa w praktyce.

W najbliższej przyszłości naukowcy zamierzają kontynuować eksperymenty z komputerem kwantowym. Lukin nie wyklucza, że ​​jego zespół spróbuje uruchomić na nim słynny algorytm kwantowy Shora, który pozwala złamać większość istniejących systemów szyfrowania opartych na algorytmie RSA. Według Lukina artykuł z pierwszymi wynikami działania komputera kwantowego został już przyjęty do publikacji w jednym z recenzowanych czasopism naukowych.

Rosyjscy i amerykańscy naukowcy pracujący na Harvardzie stworzyli i przetestowali pierwszy na świecie 51-kubitowy komputer kwantowy, najbardziej złożony system obliczeniowy w swoim rodzaju.

Tak stwierdził profesor Uniwersytetu Harvarda, współzałożyciel Rosyjskiego Centrum Kwantowego (RQC) Michaił Łukin, Doniosła RIA Novosti.

Fizyk mówił o tym na Międzynarodowej Konferencji Technologii Kwantowych ICQT-2017 w Moskwie.

To osiągnięcie pozwoliło grupie Lukina stać się liderem w „wyścigu” o stworzenie pełnoprawnego komputera kwantowego, który nieoficjalnie trwa od kilku lat między kilkoma grupami czołowych fizyków świata.

Komputery kwantowe to specjalne urządzenia obliczeniowe, których moc rośnie wykładniczo dzięki wykorzystaniu w swojej pracy praw mechaniki kwantowej.

Wszystkie takie urządzenia składają się z kubitów - komórek pamięci i jednocześnie prymitywnych modułów obliczeniowych zdolnych do przechowywania szeregu wartości od zera do jednego.

Obecnie istnieją dwa główne podejścia do rozwoju takich urządzeń - klasyczne i adiabatyczne.

Zwolennicy pierwszego z nich próbują stworzyć uniwersalny komputer kwantowy, w którym kubity byłyby zgodne z zasadami działania konwencjonalnych urządzeń cyfrowych.

Praca z takim urządzeniem obliczeniowym idealnie nie będzie różniła się zbytnio od tego, jak inżynierowie i programiści zarządzają konwencjonalnymi komputerami.

Komputer adiabatyczny jest łatwiejszy do zbudowania, ale w zasadzie bliższy komputerom analogowym z początku XX wieku niż dzisiejszym urządzeniom cyfrowym.

W ubiegłym roku kilka zespołów naukowców i inżynierów ze Stanów Zjednoczonych, Australii i kilku krajów europejskich ogłosiło, że jest blisko stworzenia takiej maszyny.

Liderem w tym nieformalnym wyścigu był zespół Johna Martinisa z Google, który opracowuje niezwykłą „hybrydową” wersję uniwersalnego komputera kwantowego, łączącego elementy analogowego i cyfrowego podejścia do takich obliczeń.

Lukin i jego koledzy z RCC i Harvardu ominęli grupę Martinis, która obecnie pracuje nad 22-kubitowym komputerem, nie używając nadprzewodników, jak naukowcy z Google, ale egzotycznych „zimnych atomów”.

Jak odkryli rosyjscy i amerykańscy naukowcy, zestaw atomów utrzymywanych w specjalnych „klatkach” laserowych i schłodzonych do bardzo niskich temperatur może być używany jako kubity komputerów kwantowych, które pozostają stabilne w dość szerokim zakresie warunków. Pozwoliło to fizykom na stworzenie największego do tej pory komputera kwantowego składającego się z 51 kubitów.

Korzystając z zestawu podobnych kubitów, zespół Lukina rozwiązał już kilka problemów fizycznych, które są niezwykle trudne do modelowania przy użyciu „klasycznych” superkomputerów.

Na przykład rosyjscy i amerykańscy naukowcy byli w stanie obliczyć, jak zachowuje się duża chmura połączonych ze sobą cząstek, aby wykryć nieznane wcześniej efekty zachodzące w nim. Okazało się, że przy tłumieniu wzbudzenia pewne rodzaje oscylacji mogą pozostawać i pozostawać w układzie w nieskończoność, czego naukowcy nie byli wcześniej świadomi.

Aby zweryfikować wyniki tych obliczeń, Lukin i jego koledzy musieli opracować specjalny algorytm, który umożliwił przeprowadzenie podobnych obliczeń w bardzo przybliżonej formie na konwencjonalnych komputerach. Wyniki były zasadniczo spójne, potwierdzając, że 51-kubitowy system naukowców z Harvardu działa w praktyce.

W najbliższej przyszłości naukowcy zamierzają kontynuować eksperymenty z komputerem kwantowym. Lukin nie wyklucza, że ​​jego zespół spróbuje uruchomić na nim słynny algorytm kwantowy Shora, który pozwala złamać większość istniejących systemów szyfrowania opartych na algorytmie RSA.

Według Lukina artykuł z pierwszymi wynikami działania komputera kwantowego został już przyjęty do publikacji w jednym z recenzowanych czasopism naukowych.

Koszty projektu Russkoje Pole są częściowo pokrywane ze środków przekazanych przez Fundację Russkij Mir