Топ-менеджеры IBM: «Квантовые вычисления — это угроза для криптовалют»

[SharkyVan]

 

 

Несколько топ-менеджеров технологического гиганта IBM заявили, что появление квантовых компьютеров станет настоящей угрозой для криптовалют и криптографии, применяемой в блокчейн-системах.

«С помощью квантовых вычислений можно завладеть закрытыми ключами благодаря обратной разработке и, таким образом, получить доступ к кошелькам. Я думаю, это реальная угроза. Биткоин построен на открытом блокчейне, так что можно посмотреть, на каких кошельках хранится больше всего биткоинов и атаковать эти кошельки, используя квантовый компьютер для получения закрытого ключа. Я считаю, что эта угроза может осуществиться уже в скором времени», – подчеркнул руководитель направления развития блокчейна в IBM Джесси Лунд (Jesse Lund).

Он рассказал, что в будущем квантовые компьютеры смогут вычислять закрытые ключи, используя доступные открытые ключи в качестве шаблона. Лунд подчеркнул, что около половины существующих блокчейнов подвержены такой атаке. Кроме того, появление квантовых компьютеров поставит под удар практически все системы, в которых используется шифрование. Речь идет как о системах связи, так и о частных и правительственных базах данных.

 

 

Читать полностью

[ki6ers]

За 20 с лишним лет разработок и охулиарды денег, результат разложение числа 15 на множители.

Мариничев со своим мультиклетом просто ребенок по сравнению с этим мегаразводом.

 

Цитата

Теория квантовых вычислений напоминает старый советский анекдот.

Действие происходит во время второй мировой войны. Некий изобретатель с идеей высшей военной ценности добивается личного свидания со Сталиным, не доверяя бумажному докладу, поскольку не верит тогдашней криптографии (ещё не знакомой с квантовыми перепутанными состояниями).  Изобретатель докладывает:

- Всё просто, товарищ Сталин! У Вас на столе будет три кнопки – зелёная, голубая и белая. Если Вы нажмёте зелёную кнопку – все наземные вражеские силы будут уничтожены. Если Вы нажмёте голубую кнопку, то все морские силы врагов будут утоплены. А вот если Вы нажмёте белую кнопку, то все военно-воздушные силы врага будут сбиты.

Сталин: Это прекрасно, но как это сделать?

Изобретатель: Ну, это дело Ваших инженеров. Моё дело подать идею.

 

Возможен ли квантовый компьютер?

Спойлер

Михаил Игоревич Дьяконов (1940 г.р.) — доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Петербургского физико-технического института им. Иоффе, лауреат Государственной премии СССР, профессор университета Монпелье (Montpellier, France), член комиссии по борьбе со лженаукой.                 

 

  Введение, история вопроса. Идея квантовых вычислений была впервые высказана в несколько туманной форме русским математиком Юрием Маниным в 1980. В 1981 она была независимо предложена Ричардом Фейнманом. Поскольку из-за экспоненциального роста числа состояний численное моделирование даже не очень больших квантовых систем становится невозможным, Фейнман высказал идею, что эффективным такое моделирование может быть, если сам компьютер будет функционировать квантовым образом: «Природа не классична, и если вы хотите моделировать природу вам следует делать это квантово-механически, и, ей-Богу, это замечательная проблема, так как сделать это совсем непросто». Давид Дойч в 1985 году формально описал универсальный квантовый компьютер как квантовый аналог универсальной машины Тьюринга.

• Идея квантового компьютера не привлекала заметного внимания, пока Питер Шор не предложил в 1994 г. алгоритм для идеального квантового компьютера, позволяющий разлагать на простые множители очень большие числа гораздо быстрее, чем на обычном компьютере[1]. Этот выдающийся теоретический результат вызвал взрывной интерес к идее квантовых вычислений и породил многие тысячи научных статей, в основном теоретических, которые до сих пор продолжают публиковаться c нарастающей скоростью.

  В течение последних 20 лет едва ли можно найти научно-популярный или даже серьёзный физический журнал, не касающийся проблем квантовых вычислений. Центры квантовой информатики открываются по всему Земному шару, и очень скоро счастливое королевство Бутан в Гималаях будет единственной страной лишенной подобного центра. Щедро раздаются деньги на развитие этого направления, учёные-энтузиасты и журналисты открывают перед обывателем сногсшибательные перспективы.  Многие исследователи считают необходимым оправдывать любые свои исследования указанием на их связь с проблемой квантовых компьютеров. Компьютерные математики  доказывают и публикуют новые теоремы, относящиеся к квантовым компьютерам в темпе одной статьи в день. Публикуется огромное количество предложений различных физических объектов, которые могли бы использоваться в качестве квантовых битов, или кубитoв. Гугл выдаёт  4 130 000 ссылок по запросу «quantum computing» и 69 300 ссылок на запрос «quantum computing with». Создается впечатление, что квантовые компьютеры ознаменуют новую   технологическую революцию 21 века.

  Когда мы получим работоспособный квантовый компьютер? Наиболее оптимистически настроенные эксперты говорят: «Через 10 лет». Другие называют 20 или 30 лет (примечательно, что эти предсказания остаются неизменными в течение последних 20 лет!), а наиболее осторожные говорят: «Не при моей жизни». Автор принадлежит к ничтожному меньшинству тех, кто отвечает: «Ни в каком-либо предвидимом будущем», и эта позиция разъясняется ниже.

  Идея квантовых вычислений состоит в хранении и обработке информации способом, принципиально отличным от используемого в обычном (классическом) компьютере, оперирующим с ансамблем микро-транзисторных переключателей между состояниями «включено»  -  «выключено».

  В каждый данный момент состояние классического компьютера описывается последовательностью (↑↓↑↑↓↑↓↓…), где ↑ и ↓ представляют биты информации, физически реализуемые как открытое  и запертое состояния данного транзистора. Для N транзисторов существует 2^N различных состояний компьютера. Процесс вычисления состоит в последовательности переключений некоторых транзисторов между их ↑ и ↓ состояниями, в соответствие с заданной программой.

  В квантовом компьютере классический элемент с двумя состояниями заменяется на квантовый элемент с двумя базисными состояниями, называемый кубитом. Простейшим объектом такого рода является собственный угловой момент электрона – спин, с удивительным квантовым свойством обладания  только двух возможных проекций на любую ось: +1/2 и -1/2 (в единицах постоянной Планка). Для любой выбранной оси мы опять имеем два базисных квантовых состояний спина ↑ и ↓.

  Однако произвольное спиновое состояние описывается волновой функцией ψ = a↑+ b↓, где a и b – комплексные числа, удовлетворяющие условию нормировки |a|² + |b|² = 1, так что |a|² и |b|² являются вероятностями для спина оказаться в базисных состояниях  ↑ и ↓ соответственно.

  В отличие от классического бита, принимающего только одно из двух состояний ↑ и  ↓, кубит имеет континуум возможных состояний, определяемых квантовыми амплитудами a и b. Это свойство часто описывается несколько мистическим и пугающим утверждением того, что кубит может существовать одновременно в двух своих состояниях ↑ и ↓. (Это подобно утверждению, что вектор в плоскости xy, направленный под углом 45⁰ к оси x, одновременно направлен по обоим направлениям x и y, - в некотором смысле верно, но не слишком содержательно).

  Два кубита имеют 2²=4 базисных состояний: (↑↑), (↑↓), (↓↑), и (↓↓). Соответственно, они описываются волновой функцией ψ = a(↑↑) + b(↑↓) + c(↓↑) + d(↓↓) с четырьмя комплексными амплитудами a, b, c, и d. В общем случае N кубитов состояние системы описывается 2^N комплексных  амплитуд, ограниченных только условием нормировки.

  В то время, как состояние классического компьютера с N битами в каждый данный момент совпадает с одним из 2^N его возможных дискретных состояний, состояние квантового компьютера с N кубитами описывается значениями 2^N непрерывных переменных – квантовых амплитуд.

  Обработка информации предполагается с помощью применения унитарных преобразований (quantum gates - квантовых переключений), которые изменяют эти амплитуды a, b, c, … точным и контролируемым образом.

  Число кубитoв, необходимое для построения полезной машины (т. е., такой, которая способна конкурировать с вашим лаптопом в решении некоторых специальных проблем, как например, разложения на простые множители очень больших чисел по алгоритму Шора), оценивается в пределах 10³ − 10⁵. Таким образом, число непрерывных переменных, описывающих состояние компьютера в каждый данный момент должно оцениваться числом, по меньшей мере,  2¹⁰⁰⁰ (~10³⁰⁰), которое много, много больше числа частиц во Вселенной (их, всего лишь, порядка 10⁸⁰)!!!

  В этом месте нормальный инженер или экспериментатор теряют интерес. Возможные ошибки в классическом компьютере порождаются  ошибочными переключениями одного или нескольких транзисторов из закрытого состояния в открытое, или наоборот. Такие ошибки, конечно, очень нежелательны, но они могут быть преодолены сравнительно простыми методами дублирования.

  В сравнении с этой проблемой классического компьютера, выполнение сизифовой задачи контроля 10³⁰⁰ непрерывных параметров представляется  абсолютно невообразимым.

  Однако теоретики квантовых компьютеров (КК) преуспели в создании  всеобщей веры в возможность реализации масштабных квантовых вычислений, апеллируя к знаменитой «пороговой теореме»: если ошибка на кубит - на переключение  не превышает некоторой заданной величины, то становятся возможными неограниченно длинные квантовые вычисления - ценой существенного увеличения числа используемых кубитов  (логический кубит реализуется с помощью нескольких физических кубитов). По счастью, число кубитов возрастает только полиномиально  с увеличением масштаба вычислений, так что общее число необходимых кубитов должно возрасти с N =10³ всего лишь до N =10⁶─10⁹ (разумеется, с соответствующим возрастанием ужасающегo числа 2^N непрерывных параметров, характеризующих состояние всей квантовой машины!!!).

  (В связи с этим Леонид Левин, профессор математики Бостонского Университета, сделал следующее остроумное замечание: «Какие мыслимые эксперименты могли бы доказать, что КК находится в заданном состоянии с требуемой точностью? Я готов предложить для этого ресурсы всей Bселенной, но не больше!)

  Дорожная карта панели экспертов ARDA. Шестнадцать лет назад, в 2002 году, по заданию агентства правительства США Advanced Research and Development Activity (ARDA) команда авторитетных экспертов в области квантовых вычислений выработала следующую «дорожную карту» (обновлённую в 2004 году), наметив цели на 5 и 10 лет:

  «К 2007 году:

  • Кодировать состояние логического кубита несколькими физическими кубитaми
  • Осуществить многократную коррекцию состояния логического кубита
  • Перенести состояние логического кубита на систему других физических кубитов с высокой надёжностью

  К 2012 году разработать конкатенациoнный[4] код квантовой коррекции      ошибок.»

  Цель 2007 года предполагала реализацию «порядка 10 физических кубитoв и множественных логических операций между ними», в то время как задачей 2012 года была реализация «порядка 50 физических кубитoв с обеспечением работы множества логических кубитoв в полном объеме операций, требуемых для свободного от ошибок КК с целью осуществления простого примера квантового алгоритма».

  В то время, как благосклонные судьи могли бы посчитать, что первые две цели 2007 года  к настоящему времени частично достигнуты, ожидания третьего пункта целей 2007 годa, а тем более, цели 2012 года, были решительно провалены. То же самое относится к некоторым прочим предсказаниям: «Когда масштабные квантовые компьютеры будут разработаны в ближайшие 5 или 10 лет, квантовoе моделированиe станeт областью приложения КК, которая сможет продемонстрировать свои решительные преимущества над классическими вычислениями».

  Экспериментальные исследования, связанные с идеями квантовых вычислений составляют лишь малую долю огромной литературы, посвящённой КК. Они представляют nec plus ultra современной экспериментальной техники, чрезвычайно трудоёмки и вызывают восхищение и уважение. Целью таких экспериментов служит доказательство возможности осуществлять квантовые операции, лежащие в основе идеи КК, а также продемонстрировать некоторые элементы квантовых алгоритмов. Число используемых кубитов меньше 10, обычно от 3 до 5.  Переход от 5 кубитов к 50 (задача, поставленная экспертами ARDA на 2012 год!) по-видимому порождает трудно преодолимые  трудности, и причины этого нужно понять.  Скорее всего, они связаны с тем простым фактом, что 2⁵=32, в то время как  2⁵⁰=1 125 899 906 842 624.

  По контрасту с экспериментом, теория квантовых вычислений, резко доминирующая в КК литературе, не встречает, похоже, никаких трудностей, оперируя миллионами кубитов. Рассмотрены различные источники шумов и доказано (при определённых допущениях), что ошибки, порождённые «местными» источниками шумов, могут быть скорректированы с помощью тщательно разработанных и очень остроумных приёмов, включающих, среди прочих трюков, массовый параллелизм: многие тысячи операций должны быть применены одновременно к различным парам кубит, и многие тысячи измерений также должны быть осуществлены одновременно.

  Теория квантовых вычислений напоминает старый советский анекдот. Действие происходит во время второй мировой войны. Некий изобретатель с идеей высшей военной ценности добивается личного свидания со Сталиным, не доверяя бумажному докладу, поскольку не верит тогдашней криптографии (ещё не знакомой с квантовыми перепутанными состояниями).  Изобретатель докладывает:

  - Всё просто, товарищ Сталин! У Вас на столе будет три кнопки – зелёная, голубая и белая. Если Вы нажмёте зелёную кнопку – все наземные вражеские силы будут уничтожены. Если Вы нажмёте голубую кнопку, то все морские силы врагов будут утоплены. А вот если Вы нажмёте белую кнопку, то все военно-воздушные силы врага будут сбиты.

  Сталин: Это прекрасно, но как это сделать?

  Изобретатель: Ну, это дело Ваших инженеров. Моё дело подать идею.

  Дальнейшая судьба изобретателя неизвестна...

  Подобно этому эксперты ARDA провозглашают: «Было установлено, что при некоторых предположениях, а именно, если пороговая точность операции переключения может быть достигнута, то коррекция квантовых ошибок позволит квантовому компьютеру функционировать бесконечно долго».  Здесь ключевые слова «при некоторых предположениях», однако, эксперты не задаются вопросом, могут ли быть эти предположения осуществлены в реальном мире.

  Квантовый отжиг. Совершенно иной подход, инициированный компанией D-wave и подхваченный и разработанный компаниями IBM, Google, Microsoft и др., основан на использовании сверхпроводящих Джозефсоновских контактов в качестве кубитов при температуре жидкого гелия и ниже. В зависимости от некоторых параметров системы Джозефсоновские контакты могут играть роль как классических битов (и многие исследователи разрабатывают классические компьютеры на основе Джозефсоновской логики) так и квантовых кубитов.

  При этом НЕ имеется в виду тот квантовый компьютер, о котором идут разговоры в течение 20 лет, это устройство НЕ сможет разлагать большие числа на множители по алгоритму Шора и НЕ сможет производить поиск по базе данных, используя квантовый алгоритм Гровера. Скорее, оно предназначено для осуществления «квантового отжига». После начального приготовления любая система, классическая или квантовая, при низкой температуре будет релаксировать к своему основному состоянию. Численное или аналитическое вычисление основного состояния более или менее сложной квантовой системы – задача практически невыполнимая – именно поэтому Фейнман исходно выдвинул идею КК.

  Отсюда идея моделирования системы взаимодействующих кубитов с помощью эквивалентной системы сверхпроводящих квантовых контуров, базирующихся на контактах Джозефсона. Не предполагается производить квантовые вычисления с помощью квантовых операций, проблема квантовой коррекции ошибок также не возникает. Нужно просто замерить состояние системы (точнее, некоторых ее характеристик - малой части из огромного числа всех ее квантовых амплитуд) после отжига.

  Подобный подход совершенно разумен. Однако Гугл заявил, что 49-кубитовый сверхпроводящий чип в холодильнике при 10 милликельвинах (создание которого было --обещано к концу 2017 года) сможет превзойти классические машины и таким образом продемонстрировать «квантовое превосходство»).

  Это заявление представляется некоторым преувеличением. Упомянутый чип не будет представлять собой «квантовый компьютер», это будет  всего лишь некоторая специфическaя квантовая система (которая может быть вполне интересна сама по себе).

  Не вполне ясно, какая может быть практическая польза от этого. Однако такое моделирование может принести некоторое дополнительное знание о поведении больших и сложных квантовых систем. Другая высказанная идея состоит в том, что системы D-wave смогут дополнить  обычные классические компьютеры.

  Заключение. Практическое осуществление квантового компьютера основано на манипулировании на микроскопическом уровне и с грандиозной точностью многоэлементной физической системой с непрерывными степенями свободы. Очевидно, что для достаточно большой системы, квантовой или классической, эта задача становится невыполнимой, именно поэтому такие системы переходит из ведения микроскопической физики в область статистической физики. Представляет ли система из N = 10³–10⁵ квантовых спинов, необходимая чтобы превзойти классический компьютер в решении ограниченного числа специальных задач, достаточно большой в этом смысле? Сможем ли мы когда либо научиться контролировать 10³⁰⁰ (по меньшей мере) амплитуд, определяющих квантовое состояние такой системы?

  Мой ответ – нет, никогда.

 

Существуют ли квантовые компьютеры на самом деле?

Спойлер

1

Что случилось?

Просто: В СМИ опять поднялась шумиха про квантовые компьютеры будущего.

Сложнее: В Google объявили, что принадлежащий компании квантовый компьютер D-Wave решил поставленную задачу в 100 миллионов раз быстрее, чем обычный компьютер. Эта новость стала поводом для нового обсуждения одного из самых ожидаемых технологических прорывов. Разработку настоящего квантового компьютера можно сравнить с мечтой о лекарстве от рака или болезни Альцгеймера, термоядерной энергии и колонизации Марса. «Медуза» попросила научного журналиста Сергея Немалевича объяснить, существуют ли уже настоящие квантовые компьютеры и чем они лучше обычных. 

2

Почему о квантовых компьютерах столько говорят?

Просто: Потому что они очень быстрые.

Сложнее: В не очень далеком будущем квантовые компьютеры могут стать необходимостью. Потребности человечества в производительности компьютерных процессоров уже сейчас обгоняют развитие классической электроники. Есть знаменитый закон Мура, описывающий скорость роста производительности процессоров: число транзисторов на кристалле интегральной схемы удваивается каждые два года. Сейчас этот закон уже не совсем выполняется — число транзисторов удваивается раз в 2,5 года. Так или иначе, производительность традиционных процессоров не может расти до бесконечности. Никто не знает, когда понадобится качественный скачок, но рано или поздно он обязательно понадобится. И создание квантового компьютера, способного решать некоторые важные вычислительные задачи гораздо быстрее обычного, — одно из возможных направлений развития. 

3

Что такое квантовый компьютер? Чем он отличается от обычного?

Просто: В обычных информация хранится в битах — нулях или единицах, а в квантовых — в кубитах. Кубиты могут как бы находиться одновременно в двух состояниях: содержать ноль и единицу сразу. Благодаря этому теоретически квантовый компьютер может работать быстрее.

Сложнее: Как понятно из названия, квантовый компьютер использует феномены квантовой механики. В микромире, живущем по законам квантовой механики, возможны явления, немыслимые в привычном нам макромире. Например, частица может находиться в суперпозиции — сразу в двух состояниях. Есть популярная метафора: представьте подброшенную в воздух монету, которая одновременно и орел, и решка. Грубо говоря, примерно так же устроена работа кубита — основной единицы хранения информации в квантовом компьютере. 

Другой эффект называется квантовой зацепленностью: состояния двух частиц могут быть взаимосвязаны и меняться одновременно, даже если эти частицы находятся в разных уголках галактики. Благодаря квантовой зацепленности кубиты можно собирать в связанные между собой наборы. Если набор из N классических бит хранит последовательность из N нулей и единиц, то в регистре из N кубит записано несравнимо больше информации — суперпозиция всех возможных последовательностей из N нулей и единиц.

Поймав монету, мы видим, что она выпала либо орлом, либо решкой — вероятность 50 на 50. Так же, измеряя состояние кубита, мы получим ноль, либо один; только — в отличие от монеты — вероятности получения каждого из двух значений не равны. Вот эти вероятности и «записаны» в суперпозиции. А если измерить значение квантового регистра, получится только одна последовательность нулей и единиц, но, опять же, с некоторой вероятностью, которая — в виде коэффициента — хранилась в исходном квантовом состоянии.

Квантовая ячейка памяти содержит не конкретную единицу информации, а набор вероятностей получения любой возможной единицы информации при измерении. И если классический процессор за один такт изменяет последовательность из N нулей и единиц, то квантовый процессор изменяет набор из 2 в степени N вероятностей — в сущности, совершая экспоненциально больше работы. Это свойство называется квантовым параллелизмом, и теоретически квантовый процессор может работать экспоненциально быстрее классического. 

4

И как, получается?

Просто: Не особо.

Сложнее: На самом деле, почти никогда не получается. Во-первых, квантовые вычисления не дают абсолютно точного решения задачи — ответ оказывается правильным только с некоторой вероятностью, и коррекция возможной ошибки отнимает дополнительные вычислительные ресурсы. Во-вторых, когда имеешь дело не с понятными нулями и единицами, а с их громоздкими суперпозициями, приходится исхитряться, даже чтобы реализовать простейшие логические операции. Построение квантовых алгоритмов — теоретическая область, развивающаяся параллельно с попытками инженеров создать для них квантовые компьютеры. Успехов в этом направлении достигнуто больше, в частности, известно, что любой классический алгоритм можно перепрограммировать в квантовый, но число квантовых алгоритмов, которые будут заведомо работать намного быстрее классических (то есть возникнет «квантовое ускорение»), относительно невелико. Самые известные из них — алгоритм Гровера для решения задачи перебора и алгоритм Шора, позволяющий раскладывать число на сомножители. 

5

Так квантовые компьютеры существуют или нет?

Просто: Да, но такие простые, что их квантовость не дает никаких преимуществ. 

Сложнее: Квантовых компьютеров, которые способны решать любую задачу, пока не существует. Большинство исследований сейчас направлено не столько на построение действующих квантовых компьютеров, сколько на отработку базовых технологий, в первую очередь — создания кубитов. Время от времени на регистрах из нескольких кубитов запускаются какие-нибудь квантовые алгоритмы и решаются простенькие задачи, вроде разложения числа 143 на простые множители или осуществления перебора из четырех вариантов. Поскольку базовых проблем остается еще очень много, создавать системы больше, чем из пары десятков кубитов, не имеет особого смысла, а у устройств с меньшим количеством кубитов нет заметных преимуществ перед классическими компьютерами. Особняком здесь стоят устройства канадской компании D-Wave, последнее из которых — с 1152 кубитами внутри — наделало недавно столько шума.

6

Квантовые компьютеры никак не могут сделать — в чем проблема?

Просто: Квантовые системы очень чувствительны: чуть что, они лишаются своего квантового волшебства, а заодно и всех полезных свойств.

Сложнее: Любое «наблюдение» или «измерение», а в сущности, почти любой контакт с внешней средой приводит к тому, что квантовая система становится классической, это явление называется декогеренцией. Представьте подброшенную монетку, которая от столкновения с любой молекулой воздуха или даже от случайно упавшего на нее взгляда немедленно выпадает орлом или решкой. А уж если в системе несколько запутанных кубит, удержать их от декогеренции еще сложнее — это иногда сравнивают с попыткой поставить множество карандашей вертикально на кончики остро отточенных грифелей. Качественная изоляция квантовой системы от внешней среды — не только инженерно сложная, но и дорогостоящая задача. Даже первые прототипы квантовых вычислителей с несколькими кубитами по размерам напоминают компьютеры середины прошлого века и стоят миллионы долларов. Сейчас разрабатывается несколько конкурирующих технологий реализации кубитов, и самая главная задача — как можно дольше удержать их от декогеренции. 

7

D-Wave продвинулась дальше других?

Просто: Да, они продвинулись дальше других, но в основном в области маркетинга — хорошо продают свои продукты. 

Сложнее: Не особо. Канадская компания D-Wave имеет удивительную историю. В 1999 году физик-инженер и чемпион мира по борьбе джиу-джитсу Джорди Роуз прочитал популярную книгу про квантовые вычисления и увлекся этой идеей. О практической реализации квантовых компьютеров тогда еще мало кто помышлял, но Роуз умудрился привлечь финансирование на создание прототипа квантового вычислителя — не имея ни ноу-хау, ни технологий. Почти все разработки D-Wave вела чужими руками, зато каждый созданный прототип упаковывался в черную коробку (точнее — шкаф) с красивым логотипом, который потом громко представляли на рынке как действующий квантовый компьютер. Научное сообщество морщилось, однако коммерческие гиганты, в том числе Lockheed Martin и Google, устройства D-Wave покупали, не жалея десятков миллионов долларов — на всякий случай. Споры о том, что именно находится в черных ящиках с логотипом D-Wave — и можно ли это назвать квантовым компьютером, не утихают до сих пор.

8

Чем устройства D-Wave отличаются от тех, что разрабатывают конкуренты?

Просто: Легче сказать, чем они похожи — в них есть кубиты и их почему-то называют квантовыми компьютерами. В остальном почти ничего общего.

Сложнее: Хотя в этих устройствах тоже есть кубиты, они выстроены в специфическую прихотливую архитектуру. В сущности, D-Wave умеет решать одну-единственную оптимизационную задачу, которая соответствует естественной эволюции лежащей в ее основе квантовой системы. Машину нельзя непосредственно заставить сложить два числа, выполнить простейшую логическую операцию, на ней нельзя запустить квантовый алгоритм Шора. Все, что она умеет делать — симулировать саму себя, как если бы для решения задачки из школьного учебника про движение двух поездов навстречу друг другу использовалась система, состоящая их двух настоящих поездов и секундомера. Любопытно, что долго никто не мог даже доказать, что работа D-Wave действительно использует явления квантового мира. Убедиться в этом воочию невозможно (как уже говорилось, квантовые эффекты нельзя наблюдать — они сразу становятся классическими), так что единственный способ — удостовериться, что устройство способно сделать то, на что не способны классические системы, например, работать намного быстрее них. И именно это наконец удалось сделать исследователям из Google.

9

Так это правда, что D-Wave работает в сто миллионов раз быстрее обычного компьютера?

Просто: Правда. Как и то, что улитка доползет до соседней комнаты быстрее вас, если вы решите попутно обогнуть экватор.

Сложнее: Это правда, но только если сравнивать работу D-Wave с работой классического алгоритма, имитирующего то, что происходит внутри D-Wave по обычным физическим законам. Возвращаясь к примеру с задачкой про поезда, такой алгоритм бы буквально моделировал движение двух поездов, всякий раз проверяя, не встретились ли они. Разумеется, есть способ решить ту же задачу проще и быстрее — подставив нужные значения переменных в несложную формулу. Так же и с D-Wave: машина решила задачу поиска минимума с помощью так называемого квантового отжига, команда Google сравнила результат с работой алгоритма имитации квантового отжига, и да — получилось в сто миллионов раз быстрее. Но для того же вычисления есть другой классический алгоритм Селби, который выполняет его быстрее, чем D-Wave. Об этом, кстати, прямо говорится в статье специалистов Google. Другими словами, D-Wave работает быстрее, когда решает одну узкоспециальную задачу и только если сравнивать ее с работой одного неоптимального классического алгоритма. С практической точки зрения, никакого смысла в этом нет, вожделенного квантового ускорения тоже не наблюдается.

10

Выходит, Google всех надул?

Просто: Нет. Скорее Google убедился, что не надули его.

Сложнее: Отнюдь, все эти подробности явно описаны в статье. Если кто-то кого-то и надул, то это журналисты, поспешившие сообщить о технологической революции. А Google нужно было убедиться, что купленная ими машина хотя бы и впрямь является квантовой — для этого нужно было сравнить скорость ее работы именно с неоптимальной классической имитацией квантового отжига. Теперь никто не сомневается, что в работе D-Wave участвует квантовое явление, а если точнее — так называемый туннельный эффект. Но никто не сомневается, что системе D-Wave не суждено совершить настоящую революцию в квантовых вычислениях — она слишком специфически устроена, ее преимущества очень редко проявляются, с ней не работают уже придуманные квантовые алгоритмы. Скорее всего, по-настоящему большие новости придут не со стороны канадского стартапа, а от одной из сильных академических лабораторий, например, под руководством Джона Мартиниза в университете Санта-Барбары или Криса Монро в университете Мэриленда.

 

Edited 24 Oct 2023, 05:40 by ki6ers

[Knot]

 

12 hours ago, SharkyVan said:

появление квантовых компьютеров станет настоящей угрозой для криптовалют

А появление телепортации станет угрозой для авиаперевозок, ага

[noodl]

Взлом крипты это меньшее, чего следует боятся в случае компрометирования систем шифрования.

[moneymaker]

19 часов назад, ki6ers сказал:

 

Возможен ли квантовый компьютер?

 

Существуют ли квантовые компьютеры на самом деле?

 

Почитал и успокоился, благодарю. До Туземуна продержаться хватит точно.

[HolodGLD]

5 часов назад, moneymaker сказал:

Почитал и успокоился, благодарю. До Туземуна продержаться хватит точно.

И не одного...

От пятидесяти до двухсот лет ещё в запасе есть. Если их вообще когда-либо смогут до ума довести.

Edited 19 Mar 2019, 12:45 by HolodGLD

[moneymaker]

2 часа назад, HolodGLD сказал:

И не одного...

От пятидесяти до двухсот лет ещё в запасе есть. Если их вообще когда-либо смогут до ума довести.

Особенно порадовало про 2^100 степени переменных для контроля ?

[AlexShmalex]

33 минуты назад, moneymaker сказал:

Особенно порадовало про 2^100 степени переменных для контроля ?

 

Ага, ещё и "пукнуть" рядом нельзя чтоб декогеренцию не вызвать. Да конечно квантовый комп - это утопия, что то вроде термо-ядерной АЭС, которую уже 60 лет строят всем миром, хотя в теории тоже очень перспективно. Даже Аэс наверно более реальна, чем квантовый комп на сотни кубитов.

[ki6ers]

А вот еще один сюрприз, который подкинула природа создателям КК

 

Гравитация способна вызывать декогеренцию

 

"Эта работа вскрывает важный эффект, который до этого игнорировался и который, вероятно, надо будет учитывать при попытке реализовать квантовый компьютер и, более широко, любые крупные квантовые системы с большим ожидаемым временем когерентности. Она устанавливает некоторый предел даже для идеально изолированных систем — ведь новый эффект берется из-за гравитации, а от нее спрятаться невозможно."

 

 

Edited 19 Mar 2019, 16:46 by ki6ers

[moneymaker]

3 часа назад, AlexShmalex сказал:

 

Ага, ещё и "пукнуть" рядом нельзя чтоб декогеренцию не вызвать. Да конечно квантовый комп - это утопия, что то вроде термо-ядерной АЭС, которую уже 60 лет строят всем миром, хотя в теории тоже очень перспективно. Даже Аэс наверно более реальна, чем квантовый комп на сотни кубитов.

Как и все в этом мире, тема заточена на большие бабки и гранты. Копать будут пока не перекопают пару фондов и целевых программ.  Думаю с распилом у них не хуже))).

Не могу сдержать повторного смеха про 2^100? когда вспоминаю общее количество частиц во Вселенной. Даже если предположить мультивселенные, все равно смешно думать про биток и все это. Проще тогда найти свою правильную Вселенную и намайнить все битки)))

[Lexis77]

3 часа назад, AlexShmalex сказал:

термо-ядерной АЭС, которую уже 60 лет строят всем миром

Не гони! Я документальный фильм смотрел, там уже все удалось построить и опробовать на деле. Не помню название, но там еще разработчик себе костюм сделал и летал в нем.

[ki6ers]

33 минуты назад, moneymaker сказал:

Как и все в этом мире, тема заточена на большие бабки и гранты. Копать будут пока не перекопают пару фондов и целевых программ.  Думаю с распилом у них не хуже))).

Для сильных мира сего слишком большой соблазн, так что у ТОП менеджеров айбиэм и прочих гуглов

работы по развешиванию ТОП лапши много.

Edited 19 Mar 2019, 19:34 by ki6ers

[AlexShmalex]

53 минуты назад, Lexis77 сказал:

Не гони! Я документальный фильм смотрел, там уже все удалось построить и опробовать на деле. Не помню название, но там еще разработчик себе костюм сделал и летал в нем.

 

По РенТВ, да тоже видел, там ещё выдающийся профессор, доктор пара-ядерных наук  из Нищебродска всё по полкам разложил - шах и мат американцам!

[alzov]

2 часа назад, Lexis77 сказал:

Не гони! Я документальный фильм смотрел, там уже все удалось построить и опробовать на деле. Не помню название, но там еще разработчик себе костюм сделал и летал в нем.

Все верно, ещё там говорили что не имеет аналогов в мире! Работает под управлением отечественной операционной системе, а на видео было на мониторах windows 7  и вроде секретно все это ребята! Такие технологии же! Это почти майнер новый от Бобылева и мариничева 

[moneymaker]

@alzov ты такие вещи в паблике не пали!

[HolodGLD]

21 час назад, AlexShmalex сказал:

Да конечно квантовый комп - это утопия, что то вроде термо-ядерной АЭС, которую уже 60 лет строят всем миром, хотя в теории тоже очень перспективно.

Мне больше всего аббревиатура "ХЯС" (холодный ядерный синтез) нравится. После первой буквы вставить "У" - и его перспективность видно не вооружённым взглядом.