Москва, 24 июня, 2020, 13:36 — ИА Регнум. В США команда ученых, инженеров и техников компании Honeywell создала квантовый компьютер, который на данный момент объявлен самым мощным и качественным.

U.S. Department of Energy
Суперкомпьютер

С квантовым объемом, равным 64 единицам, компьютер Honeywell в два раза мощнее, чем его ближайшие конкуренты.

Создатели суперкомпьютера предрекают окончание эры традиционных компьютеров, которые уже не в состоянии справиться с возлагаемыми на них задачами.

Мощность квантовых компьютеров достигается через наличие кубитов (квантовый разряд, или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере) высочайшего качества с самым низким уровнем ошибок.

Однако у квантового компьютера есть один существенный недостаток — размерами он напоминает своего далекого предка из 1950−60-х годов — занимает целую комнату, опутанную проводами.

Для квантового суперкомпьютер требуется сверхвысокая вакуумная камера — сфера из нержавеющей стали размером с баскетбольный мяч, с порталами, пропускающими лазерное излучение, из которых воздух откачивается до такой степени, что в нем содержится в пять раз меньше частиц, чем в космическом пространстве. Камеру криогенно охлаждают жидким гелием, чтобы довести температуру чипа ионной ловушки до 10 градусов выше абсолютного нуля — это ниже, чем температура поверхности Плутона).

Внутри камеры электрические поля поднимают отдельные атомы на 0,1 мм выше ионной ловушки — кремниевого чипа, покрытого золотом. Для выполнения квантовых операций на эти положительно заряженные атомы направляются лазерные лучи.

Управление квантовым компьютером представляет собой системы, необходимые для точных манипуляций сотнями независимых электрических сигналов, необходимых для перемещения кубитов в сложном сплетении квантовых информационных алгоритмов. Все операции выполняются с помощью лазеров, множество оптических элементов выровнено по особым оптическим таблицам, в каждой из которых указан правильный цвет луча. Вся эта инфраструктура имеет размер приблизительно 150 на 600 см.

Для чего нужна такая махина, которую довольно сложно переместить в пространстве? Квантовые компьютеры дают настолько высокую скорость и объем вычислений, что могут производить несколько потенциальных результатов одновременно.

Вспомним, что в современных компьютерах традиционные вычислительные биты находятся в состоянии «0» или «1». Квантовые биты, то есть кубиты, могут находиться в обоих состояниях одновременно — это свойство называется суперпозицией.

Оператор квантового компьютера получает экспоненциальное увеличение числа значений, которые могут рассматриваться одновременно.

На практике это означает, что определенные вычисления, которые никогда не могут быть выполнены даже на самом высокопроизводительном суперкомпьютере, однажды будут вычислены на квантовом компьютере.

Хотелось бы помечтать, как квантовый компьютер рассчитает все необходимые ресурсы для полёта человека в другую галактику и проложит туда оптимальный маршрут, но в качестве примера использования пока единственного на планете сверхмощного квантового суперкомпьютера его создатели приводят… расчет лучшего пути роботов в распределительном центре для повышения скорости выбора товаров и заказов на упаковку.

Эти вычисления обрабатываются с помощью алгоритмов, написанных специально для квантовых компьютеров. Квантовые алгоритмы похожи на классические алгоритмы из информатики, но используют комбинацию знаний физики и математики. Саму последовательность вычислений задают эксперты по квантовым алгоритмам, которые специализируются на «преобразовании» реальных проблем в алгоритмы квантовых стандартов.

Сам квантовый компьютер Honeywell не будет растиражирован в ближайшее время. Он пойдет по другому пути: совместно с вездесущей Microsoft (её подразделением Microsoft Azure Quantum) Honeywell будет предлагать бизнесу и государству доступ к своему квантовому компьютеру как через её собственный интерфейс, так и через портал Azure Quantum.

в 2017 году Россия заявила о создании сверхмощного, не имеющего аналога в мире квантового компьютера на базе Российского квантового центра (РКЦ), сооснователем которого является компания Acronis, чьи офисы расположены в Швейцарии и Сингапуре. Другим сооснователем РКЦ является Михаил Лукин, физик из Гарварда. В разработку «российского» квантового компьютера инвестировали свои средства такие транснациональные IT-гиганты, как Google, IBM, Microsoft, Alibaba.

В 2019 году НИТУ «МИСиС» объявил о запуске прототипа первого отечественного квантового компьютера. Но прикладного характера эти разработки пока не имеют.