Ученые из Франции предложили разделить квантовый компьютер на обычные для классических компьютеров части: процессор и блок памяти. По их оценкам, это позволит задействовать в вычислениях на несколько порядков меньше кубитов.
Предложенная архитектура квантового компьютера. / © Gouzien & Sangouard
Кубит — квантовый аналог бита, наименьшая единица квантовой информации, которая используется для квантовых вычислений. Большинство современных квантовых компьютеров состоят из серии кубитов, размещенных на плоском чипе, которые непосредственно производят вычисления. Однако привычные нам классические компьютеры устроены иначе: хранением и обработкой информации в них занимаются разные части — блок памяти и процессор соответственно.
Двое ученых из Института теоретической физики в Университете Париж-Сакле (Франция) решили проверить, насколько эффективен будет квантовый компьютер с «классической» архитектурой. В своей работе физики рассмотрели квантовое вычислительное устройство, которое состоит из двумерной сетки, подключенной к блоку квантовой памяти.
Чтобы сравнить производительность такой системы со стандартной, исследователи проанализировали, как она справится с задачей поиска простых множителей для очень больших полупростых чисел (произведения двух простых), которые также называют RSA-числами. Оказалось, с использованием квантовой памяти квантовый компьютер может разложить 2048-битное целое RSA-число за 177 дней, используя всего 13 436 кубитов. В стандартной двумерной архитектуре для этого потребовалось бы около 20 миллионов кубитов, однако времени ушло бы значительно меньше: по оценкам ученых, около восьми часов.
Тем не менее авторы статьи считают использование квантовой памяти более многообещающим, поскольку чем больше кубитов, тем сложнее реализовать квантовый компьютер. По мнению исследователей, создать надежное устройство квантовой памяти тоже непросто, но еще сложнее уместить миллионы кубитов в криостат.
Еще одна проблема, которой коснулись ученые в своем исследовании, — исправление ошибок при сохранении кубитов. Они показали, что ежесекундные итерации проверки увеличивают время выполнения алгоритма примерно на 23%, но делают его более устойчивым к ошибкам.
Реализовать предложенную архитектуру физики планируют с использованием микроволнового интерфейса между процессором, созданным из сверхпроводящих кубитов, и мультиплексированной памятью на основе принципа фотонного эха в твердых телах, легированных ионами редкоземельных металлов.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Letters.
Комментарии
Возможности квантового компьютера ярко продемонстрированы в фантастическом сериале "Разрабы". Рекомендую посмотреть. 😉
Насколько я понимаю, пока никаких возможностей нет вообще, кроме "радости" (в кавычках) программирования в машинных кодах.
Похоже, до ученых наконец доходит, что для квантовых компов все (все) придется делать с самого начала. Начиная с булевой алгебры, машины Ады Лавлейс и т.д. далее везде - с нуля ассемблеры, загрузки, супервизоры, языки 1-го уровня, языки 2-го уровня, 3,4, ООП. Теоретическая база, наконец. Безумству храбрых поем мы песню.
Кто, когда, как все это будет делать - учитывая, что каждая группа квантовых компьютерщиков сейчас сидит за тройным кольцом спецслужб, как бы чего не украли, и как бы враги нас не превзошли.
Вся предыдущая научная база для обычных компов была создана за 2 века коллабораций и сотрудничеств самых разных ученых и любителей, научных организаций со всех стран, стандартизирующих международных организаций, университетов, да просто фриков и гиков, которые могли пойти в магазин и купить десяток-другой обычных компов (или видеокарт, или другого оборудования) и замутить у себя в гараже что-нибудь прорывное.
Пока в магазине нельзя будет купить десяток-другой квантовых компов обычному человеку - это так и останется экзотичной диковинкой для статусных вещей ("превзошли", "всех победили" и т.д.).
Сериал просто фантастический. Возм-ти КК, конечно, поданы в холливудском ключе - ярко, зрелищно, но с технической точки зрения - ниачем. Но ведь массовому зрителю не техподробности нужны, а сюжет, характеры, динамизм. Всего этого с избытком. Нетупое кино. Музыка просто отпад, ищу саундтрек.
Ждем в промышленности квантовые компьютеры... Ждем ждем..