Квантовые компьютеры (Технология 2018 года)

Квантовые компьютеры
Вот так выглядит 50-кубитный квантовый компьютер IBM


Издалека он выглядит как стимпанковая люстра, но на самом деле эта «люстра» – один из самых сложных квантовых компьютеров из когда-либо созданных.

Напомним, о создании прототипа 50-кубитного квантового компьютера IBM сообщила в начале ноября 2017 года. Он расположен в лаборатории IBM Q и заключен в большой цилиндрический корпус белого цвета, к которому подведены насосы системы охлаждения и ряд традиционных ПК для выполнения различных задач и алгоритмов. Отметим, что квантовые компьютеры отличаются от классических тем, что оперируют не битами, а кубитами, которые могут одновременно находиться в нескольких состояниях (явление суперпозиции).
Кубитами — квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

На выставку CES 2018 компания IBM привезла «внутренности» квантового ПК – соединения и трубчатые лампы, посредством которых сигналы поступают на обработку в квантовый «мозг» машины. Вся эта демонстрация была организована с одной целью – объяснить журналистам и посетителям выставки, как все работает.

В интервью Engadget вице-президент IBM Research Джеффри Уэлсер рассказал, что одной из самых больших трудностей при создании было изолирование чипа от нежелательных «помех» (электрических, магнитных и тепловых).

Несоблюдение нужного температурного режима в помещении делает машину полностью бесполезной. Именно здесь в игру вступает система охлаждения с жидким гелием. Система делится на четыре основные части и для каждого уровня характерна своя температура – для самой верхней части она составляет -269,15 °C, для средних – -272,35°C и -273,05°C соответственно, а для самого нижнего – -273,14°C. Внутри резервуара температура близка к абсолютному нулю.

По соединениями радиочастотные сигналы поступают в процессор. Затем они преобразуются в кубиты для выполнения той или иной программы. Провода подведены таким образом, чтобы предотвратить воздействие посторонних шумов, в том числе и тепла, на квантовый процессор. размещенный внизу.
Многие в отрасли предполагали, что 50-кубитный квантовый компьютер позволит продемонстрировать квантовое превосходство – решить задачи, решение которых остается принципиально недоступным для сегодняшних суперкомпьютеров. Но этого пока не случилось. Проблема заключается в ограничениях нынешних систем. Они хорошо подходят для квантовой химии, например, и для моделирования материалов. Но вряд ли вы когда-нибудь будете использовать квантовый компьютер для создания презентации PowerPoint.
«Мир не обычный, он квантовый, поэтому, если вы хотите воспроизвести происходящие в нем процессы, вам нужен квантовый компьютер», – добавил Джеффри Уэлсер.
В сентябре прошлого года в рамках одного из экспериментов ученые IBM смогли воссоздать гидрид бериллия (BeH2) на семикубитном квантовом процессоре. Но скептикам нужно нечто более существенное, что-то более важное для обычного потребителя.


Уэлсер отметил, что где-то между 50 и 100 кубитами преимущества квантовых систем станут более очевидными. Иными словами, до квантового превосходства – рукой подать.