Как стать автором
Обновить

IBM Research анонсировали 50-кубитный квантовый компьютер

Время на прочтение 3 мин
Количество просмотров 17K
Всего голосов 17: ↑17 и ↓0 +17
Комментарии 25

Комментарии 25

В будущем квантовые компьютеры обещают стать главной вычислительной силой в решении ряда проблем, например, задач оптимизации или химических симуляциях

А также ломать криптографию. :)

На фото прошивают ПЗУ на ферритовых кольцах?

Судя по схеме https://www.research.ibm.com/ibm-q/learn/what-is-quantum-computing/images/Quantum_Leap_Supercomputer_Graphic_Online_Final_V11.jpg
из http://www.research.ibm.com/ibm-q/learn/what-is-quantum-computing/
это кольца сверхпроводниковых коаксиальных линий (СВЧ?), являющихся "шлейфом" между двумя усилителями. Первый из них находится в объеме, охлажденном до 15 милликельвинов, линии проходят через стадии 100 и 800 милликельвин и подключаются к усилителю при температуре 4 кельвина.
Такие коаксиальные кабели (Superconduction coxial cable for cryogenic) имеют очень низкую теплопроводность (в сотни-тысячи раз меньше ниобия и меди) и пропускают сигналы частотой до десятков ГГц.


Superconduction coaxial lines: In order to minimize energy loss, the coaxial lines that direct signals between the first and second amplifying stages are made out of superconductors.

Похожие линии используются и для ввода СВЧ сигналов в квантовый чип, и вместе с каждым снижением температуры приходится ослаблять сигналы (возможно, слишком мощный входной сигнал перегреет чип с кубитами):


Input Microwave Lines: Attenuation is applied at each stage in the refrigerator in order to protect qubits from thermal noise during the process of sending control and readout signals to the processor.
Спасибо… Но я надеялся, что в контексте квантовых компьютеров слова о ферритовых ПЗУ достаточно очевидно являются шуткой без дополнительных пояснений.
Тоесть ждем невиданной коррекции сложности биткойна )
Пока подождем разложения чего-то вроде 1575633377564413 на простые множители.
Это простое число.

Я читал, что на квантовом компьютере уже разложили 15 на 5 и 3.


https://ria.ru/science/20160303/1383873480.html


Как отмечает ученый, экспериментальный прототип такой системы из пяти кубитов раскладывал число 15 на 5 и 3 с точностью, превышающей 99%

Сколько понадобится кубитов для факторизации 2048-битных чисел (и что будет с точностью)?

порядка 4096
IBM Research анонсировали 50-кубитный квантовый компьютер
Они только анонсировали разработку, а Лукин и его команда 4 месяца назад уже создали 51 кубитный… отстают товарищи.

Про 51 кубит Лукина были подробности в N+1, из них еще не собирается универсальный квантовый компьютер https://nplus1.ru/material/2017/07/18/51-qubit-text


Созданная Михаилом Лукиным и его коллегами система работает сейчас как квантовый симулятор — она моделирует системы, подобные самой себе.
А разве IBM анонсировала 50-кубитный универсальный компьютер?
По моему, на данный момент все квантовые компьютеры являются очень крутыми симуляторами и одновременно очень плохими универсальными. Это о компьютере Лукина:
Созданная Михаилом Лукиным и его коллегами система работает сейчас как квантовый симулятор — она моделирует системы, подобные самой себе. Однако стоит заметить, что на отдельных парах ридберговских атомов физикам уже удавалось создавать логические CNOT-вентили, используемые для создания запутанности. Поэтому можно говорить о том, что в новой системе можно реализовать некоторые простейшие алгоритмы (к примеру, алгоритм Дойча, или алгоритм Шора для очень маленьких чисел).

Плюс
Главная и важнейшая особенность нового вычислителя — возможность напрямую адресоваться к каждому из 51 кубита. Существуют и более сложные ансамбли атомов, в которых наблюдаются запутанные квантовые состояния (недавно мы рассказывали о 16 миллионах атомов, запутанных взаимодействием с одним фотоном), а квантовое моделирование выполняли и на более чем сотне холодных атомов. Но во всех этих случаях у ученых не было возможности точно контролировать систему. Именно поэтому новая система называется полностью программируемым квантовым компьютером.


Я одно время довольно глубоко погрузился в тему определения, что такое «квантовый компьютер». Так вот, мой вывод такой — сейчас квантовым компьютером называют всё что не лень :) По факту, даже кастрюлю с кипящей водой можно назвать квантовым компьютером ибо есть все составляющие:

— Вода состоит из молекул, молекулы из атомов, атомы из элементарных частиц, а взаимодействие любых эл-х частиц определяется на квантовом уровне квантовыми эффектами.

— Если задача нашего квантового вычислителя — смоделировать поведение пельменей в кипящей воде, то мы в начале укладываем пельмени (т.е. вводим начальные значения в наш компьютер), далее заливаем осторожно воду, чтобы не испортить наши начальные значения, и затем запускаем вычисление — включаем подогрев кастрюли. Всё, через N минут останавливаем вычисления (выключаем подогрев) и фотографируем текущее положение пельменей в кастрюле — это и есть результат работы нашего компьютера по алгоритму моделирования поведения пельменей в кипящей воде. Ни один классический супер компьютер существующий на сегодняшний день не сможет смоделировать каждый атом воды и его поведение/взаимодействие с другим атомами (даже просто памяти не хватит что бы хранить информацию о каждом атоме), а наш — смог!

Если укладывать пельмени определенным образом и знать закономерности их влияния друг на друга (слипшиеся поднимаются медленнее чем не слипавшиеся), то можно в начальных значениях задать некоторое логическое условие, которое будет выполнять некоторые логические действия, т.е. выполнять вычисления как и классический компьютер, правда… особо полезных вещей на пельменях не повычисляешь (довольно затратно выйдет), но в принципе можно…

Вывод — мы построили крутой квантовый компьютер.
Кто не согласен? ;)

… И если положить в него 15 слипшихся пельменей, то будет выполнена факторизация их на 3 и 5, но точность в 100% может быть достигнута только при температуре в 0К..

Так под этой статьёй приведена ссылка на статью от января 2017 года: D-Wave Systems продали свой первый 2000-кубитный квантовый компьютер. 2000 против 50. А тут подаётся 50-кубитный как большое достижение. Хотя возможно, там ещё разница в архитектуре систем.
Насколько я понимаю, тут 50 связанных кубитов таки. Может быть не прав.
Не совсем одно и то-же. В D-Wave группы по _8_ связанных кубитов. Он годиться только для очень специфичных вычислении (например алгоритм имитации отжига). И даже в имитации отжига я пока не встречал доказательств что он быстрее самого быстрого из известных классических алгоритмов.
В IBM же анонсировали компьютер с 50 связанными кубитами. Поправьте если не прав.

Топология связей кубитов у IBM: https://www.ibm.com/blogs/research/wp-content/uploads/2017/11/20_50_Qubit_Arrays-thumb.png
из https://www.ibm.com/blogs/research/2017/11/the-future-is-quantum/
Из картинки не совсем ясно какие есть связи, но у IBM есть SDK https://github.com/QISKit/qiskit-sdk-py и доступ https://quantumexperience.ng.bluemix.net/. В частности в редакторе https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/editor есть схемы расположения на чипе кубитов и управляющих сигналов и топология связей между кубитами: ibmqx4 (5 Qubits) ibmqx5 (16 Qubits) ibmqx2 (5 Qubits) (и термометры — 21, 13, 16 милликельвинов). К сожалению, схемы оформлены белым по прозрачному:
https://quantumexperience.ng.bluemix.net/img/backends/ibmqx5/ibmqx5.png
https://quantumexperience.ng.bluemix.net/img/backends/ibmqx5/topology.png


Топология у DWave — связи между 8-ками есть, просто не все
https://habrastorage.org/files/9c0/183/606/9c01836064064e13bb6135f42ac80016.png из https://geektimes.ru/post/274160/, в https://geektimes.ru/post/274160/#comment_9412326 писал про то, как у DWave получается "граф химеры" (или https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2017/01/qubit_connectivity.gif из https://arstechnica.com/science/2017/01/explaining-the-upside-and-downside-of-d-waves-new-quantum-computer/).


У DWave видимо не выполнены критерии https://en.wikipedia.org/wiki/DiVincenzo%27s_criteria универсального квантового компьютера от https://en.wikipedia.org/wiki/David_DiVincenzo (A "universal" set of quantum gates?), тогда как IBM (где Дэвид работал) вроде многие критерии выполнил, и работает над повышением точности, созданием квантовых кодов коррекции и улучшением "Long relevant decoherence times, much longer than the gate-operation time"

На гитхабе понятнее расписано: https://github.com/QISKit/ibmqx-backend-information/tree/master/backends/ibmqx5, ждем коммитов в https://github.com/QISKit/ibmqx-backend-information/tree/master/backends с новыми чипами...


Пример реальных вычислений — https://developer.ibm.com/dwblog/2016/quantum-computing-everyone-programmers-perspective/


IBM QX5
This document contains information about the IBM Q experience ibmqx5 backend. It is a somewhat reconfigured version of ibmqx3.
The connectivity is provided by total 22 coplanar waveguide (CPW) "bus" resonators, each of which connects two qubits. The connectivity configuration is shown in the figure below; the colored dots indicate qubits, and the colored bars indicate CPW bus resonators. Three different resonant frequencies are used for the bus resonators. The white bars indicate the buses with a resonant frequency of 6.25 GHz, the grey bars 6.45 GHz, and the black bars 6.65 GHz.

https://github.com/QISKit/ibmqx-backend-information/blob/master/backends/ibmqx5/images/ibmqx3-bus.png?raw=true


Может ли освоение Луны и размещение там квантовых компьютеров упростить их устройство? Там ведь не нужны сложные системы охлаждения до близких к 0К температур. А доступ к лунному вычислительному облаку можно получить и удалённо.
В смысле не нужны? Там же по идее еще сложнее тепло отводить будет.
Спрятать от солнечных лучей, и использовать радиаторы и/или капельные холодильники-излучатели. А если/когда создадут коммерческие квантовые компьютеры с рабочей температурой близкой к температуре поверхности Луны ночью (-153 °C), отводить тепло станет ещё проще (конвекцией на грунт).
Радиаторы в вакууме — это слабо работает. Можете засыпать радиаторы мелкими кристаллами затвердевшего углекислого газа, а получать его на ночной стороне Луны.
Кроме нахождения множителей непарного числа (условно говоря — числа 15) комп на 20 кубит какие-то полезные задачи решать может? Хотя на 20 кубит разложить что-то побольше сможет, хотя бы у 63 найти какой-то множитель.
Комп на 20 кубит позволит первопроходцам разрабатывать и тестировать алгоритмы и SDK. Как результат, если(/когда) появиться комп на 2000 кубитов, мир не будет размахивать руками и говорить «мы не знаем как этим пользоваться» :)
Выглядит как машина Шурика из «Иван Васильевич меняет профессию» )
Зарегистрируйтесь на Хабре , чтобы оставить комментарий