Re(2): Выпускнику 2019 - Искусственный Интеллект и нейронные сети соперники человека Знайка 01-10-2019 09:37
На прошлой неделе отечественная наука тихо отпраздновала громкое событие: в России впервые заработал прототип квантового компьютера..
Один из первых российских квантовых компьютеров (он только что выполнил первый квантовый алгоритм - алгоритм Гровера) находится в здании Московского института стали и сплавов.
Вокруг квантового компьютера много легенд. Одна о квантовом алгоритме, дающем возможность быстро разлагать числа на простые множители. Обычный компьютер не может перебирать огромное количество комбинаций и "захлебывается" в случае, когда в числе более 5-7 множителей. А квантовый, который умеет использовать квантовый алгоритм Шора, в теории и впрямь может расшифровать любой традиционный код. Но в реальности уже существуют новые типы кодов, с которыми, возможно, квантовый компьютер и не справится.
На выступлении в МФТИ один ученый из Италии сказал: "В теоретической физике известен факт: если вы сталкиваетесь с проблемой, то ее, скорее всего, уже решили русские лет сорок назад". Можно ли такое сказать про квантовые технологии?
Она создавалась как взрывной полигон при Институте химической физики АН СССР, где активно занимались физикой горения и взрыва. И лишь потом Черноголовка стала большим научным центром Академии наук.
Сверхпроводимость лежит в основе многих квантовых эффектов. Это интересное явление было открыто еще в 1911 году. Оно связано со способностью некоторых материалов пропускать электрический ток без потерь. В обычном металле каждый электрон живет своей жизнью: он летит, ударяется о кристаллическую решетку, умирает и возрождается - эта система обеспечивает сопротивление. Однако в некоторых материалах при низкой температуре все электроны ведут себя как единая квантовомеханическая волна и двигаются без сопротивления - это и называется сверхпроводимостью. Температура, при которой материал переходит в сверхпроводящее состояние, зависит от электронной структуры материала. Надо признать, что ученые до сих пор до конца не могут описать, как именно это происходит, например, в высокотемпературных сверхпроводниках. Поэтому поиск таких проводников осуществляют почти методом "тыка".
Правда, температура сверхпроводящего перехода все еще далека от комнатной: самая высокая температура для сверхпроводимости составляет около -70 градусов Цельсия для сульфида водорода при чрезвычайно высоком давлении. При нормальном давлении верхний предел где-то около -140 градусов.
Явление сверхпроводимости было открыто в начале ХХ века, а вот сверхпроводниковая электроника зародилась только в 1960-е после открытия эффекта Джозефсона: английский физик Брайан Джозефсон догадался, что два сверхпроводящих слоя, разделенные прослойкой изолятора толщиной в несколько атомов, будут вести себя как единая система. Применив к такой системе принципы квантовой механики, он показал, что электроны проходят через диэлектрик без сопротивления благодаря особому туннельному эффекту. Вскоре предсказание Джозефсона подтвердилось экспериментально. Возможно, что именно важное прикладное значение эффекта - вплоть до возможности его применения для разработки искусственного интеллекта - вскоре "переключило" Джозефсона на исследования человеческого разума.
джозефсоновские переходы - базовый элемент современной сверхпроводящей электроники. Открытие эффекта Джозефсона привело к созданию СКВИДов (Superconducting Quantum Interference Device, сверхпроводящих квантовых интерферометров). Фактически эти устройства представляют собой сверхчувствительные магнитометры. Именно с них российские учёные начали в 1980-е Черноголовке.
Нейрофизиологи проводят с помощью таких приборов очень тонкие исследования, которые позволяют определить, из какой зоны головного мозга идет аномальное возбуждение при эпилепсии. Это очень перспективное направление, так как магнитные поля, излучаемые головным мозгом, в миллионы раз слабее магнитного поля Земли и потому могут быть зарегистрированы только с помощью приборов на основе сверхпроводников.
Несколько взаимодействующих команд из семи институтов, разработали технологию создания сверхпроводящих однокубитных и двухкубитных схем и прототипа небольшого квантового процессора. Продемонстрировали однокубитные и двухкубитные квантовые логические операции, позволяющие создавать квантовую запутанность. При этом точность однокубитных операций превысила 99 процентов, точность двухкубитных - 90 процентов, что позволило продемонстрировать на двухкубитной схеме настоящий квантовый алгоритм Гровера.
Алгоритм Гровера является основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами данных и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию.
Ответы и комментарии:
|
