Квантовые технологии

В сфере создания квантовых компьютеров в 2023 году может произойти сразу несколько значимых событий. Ожидается, что именно в этом году появится первая коммерческая модель квантового компьютера, а также будет практически завершена работа над первым российским квантовым компьютером на ионах. Будет ли это означать уверенное достижение квантового превосходства, о котором уже заявили в Google, – большой вопрос. В гонке за кубитами участвуют сразу несколько стран, но победителя в этом научном и техническом соревновании может не оказаться. Несмотря на все успехи, наука очень далека от создания по-настоящему массовых квантовых вычислительных технологий. Мы собрали несколько наивных вопросов на этот счет и попросили ответить на них научного консультанта Artezio, доктора технических наук, профессора по кафедре прикладной математики и информатики Владимира Крылова.

Самые распространённые элементы во Вселенной -- это водород и гелий, поэтому молекулы, которые формируются из них -- это самые главные (в количественном соотношении) молекулы для всей вселенской астрохимии. В этом посте мы взглянем на них с точки зрения квантовой химии. Всем, кому не безразличны электроны и их жизнь, велком под кат :)

• Учёный в интервью оговаривается, что «длина Планка — это минимальное значимое расстояние», что является сильным упрощением.
• Журналисты и популисты передают фразу дальше, пока она не деформируется в «длина Планка — это как размер пикселя для Вселенной», что неверно.
• Учёные замечают ошибку и начинают поправлять, чтобы устранить недоразумение: «Планковская длина не похожа на размер пикселя для Вселенной. Это как раз тот масштаб, где квантовая гравитация становится актуальной». Что, безусловно, правильно, но…
• Научпоп пережёвывает это, пока понятие не трансформируется в «планковская длина никогда не была минимальным расстоянием, это заблуждение. Это просто масштаб, на котором наши нынешние теории разрушаются, и ничто не указывает на то, что мы не можем достичь меньших масштабов». Это звучит разумно, но неверно.

Говоря про квантовые технологии, чаще всего мы подразумеваем квантовые компьютеры. Однако сфера применения квантовых технологий гораздо шире. Например, уже протянуты многие тысячи километров квантовых сетей, несколько компаний заняты разработкой постквантовых алгоритмов шифрования, тестируются квантовые сенсоры для биомедицинских приложений

В День российской науки вспоминаем Tech Science Meetup от SuperJob, на котором руководитель научной группы Российского квантового центра, профессор МФТИ Алексей Федоров рассказал о том, что представляют собой квантовые компьютеры, об их светлой и темной сторонах и какую роль сейчас играют квантовые технологии в сфере ИТ.

• Уровень ошибок – квантовые компьютеры отдают правильный результат вычислений с какой-то долей вероятности.
• Время удержания когерентности – вам не нужен квантовый компьютер на 300 кубитов, который потеряет свою квантовую когерентность раньше, чем вы начнёте вычисления.

Рассуждение в этой статье - по-прежнему офф-топ моей основной деятельности. Тем не менее, физика для меня гораздо ближе экономики, политики и истории, так что должно получиться лучше.

В рамках этой статьи будет рассмотрена разработка топологии интегральной схемы, что является итеративной задачей, а, значит, затраченное время будет меняться в зависимости от размера задачи.

Перспективы уменьшения временных затрат на такого плана задачи при помощи квантовых компьютеров и будут рассмотрены в рамках данной статьи. Относительно кратко и просто.

И ещё вопрос: имеет ли квантовый компьютер что-то общее с аналоговым компьютером?

Базовые принципы построения модели Вселенной на основе предположения о существовании фундаментальных масштабов (квантов) основных физических величин.

За последние несколько лет, по мере развития Q#, его синтаксис развивался вместе с ним. Было внесено несколько изменений в синтаксис, которые привели к устареванию способов выполнения стандартных действий в Q#, таких как удаление круглых скобок вокруг условий цикла for. Чтобы помочь нашим пользователям обновлять свой код с помощью новейшего синтаксиса, мы добавили в QDK несколько новых функций.

Когда вы используете расширения Q# для Visual Studio или Visual Studio Code для редактирования кода Q# с устаревшим синтаксисом, рассматриваемый код будет подчеркнут зелеными волнистыми линиями, и будут доступны предложения для обновления синтаксиса. В прошлом у нас уже были предложения по обновлению каждого устаревшего фрагмента кода. В выпуске 0.21 мы добавили действие кода для обновления всего устаревшего синтаксиса в файле:

Третья часть статьи "Цифровая Вселенная"

Квантовое представление выражений основных характеристик электрона. Алгебраические структуры в основании "элементарных" частиц и фундаментальных физических законов

В 1779 году швейцарский математик Леонард Эйлер придумал задачу: если в каждом из шести разных армейских полков есть по шесть офицеров различных званий, можно ли построить эти 36 офицеров в квадрат 6 на 6 так, чтобы в каждом ряду и в каждой колонне каждый полк и звание встречались лишь один раз?

Головоломка легко решается, когда есть пять званий и пять полков, или семь званий и семь полков. Но после безуспешных поисков решения для случая с 36 офицерами Эйлер пришел к выводу, что «такое расположение невозможно, хотя мы и не можем дать строгого доказательства этого». Более века спустя французский математик Гастон Тарри доказал, что действительно невозможно расположить 36 офицеров Эйлера в квадрате 6 на 6 без повторений.  В 1960 году математики использовали компьютеры, чтобы доказать, что решения существуют для любого количества полков и рангов больше двух, за исключением случая шести.

И вот сегодня такое решение все же найдено, но не математиками, а физиками!

Вторая часть статьи "Цифровая Вселенная", в которой пойдет речь об изменении некоторых фундаментальных "постоянных" и необходимостью корректировки в связи с этим космологических моделей.

Специалисты компании Quantum Xchange, занимающейся обеспечением «квантово-устойчивой» кибербезопасности, опубликовали в корпоративном блоге пятёрку кратких отраслевых прогнозов, связанных, в основном, с развитием квантовых компьютеров. Вот что, по мнению экспертов, приобретает в этом году чрезвычайную актуальность на фоне стремительного приближения «квантового поворота».

Последние несколько лет я рассказывал на Хабре про самые интересные достижения из мира физики. Все они были по-своему прорывными, но предсказать, какое будущее ожидает тот или иной результат, было непросто. По-моему сейчас настал отличный момент, чтобы оглянуться назад и посмотреть, что же стало с достижениями прошлых лет и как они изменили наш мир за эти годы.

Credit: E. Kulaeva / Shutterstock

Совсем недавно попалось на глаза сообщение, что группа исследователей создала очередную виртуальную модель Вселенной. Смоделировать набор данных удалось на самой быстром компьютере для астрономических исследований ATERUI II, который обладает 385 терабайт оперативной памяти. Компьютерный космос имитирует 2,1 триллиона частиц внутри куба шириной 9,63 млрд. световых лет.

В модели реализована эволюция Вселенной от Большого взрыва до наших дней. С помощью созданной программы можно узнать о ранних стадиях жизни Вселенной и смоделировать , что происходит в ее дальних уголках сейчас.

Привет, Хабр! Настало время подвести научные итоги года.

В современной науке сама работа, подготовка статьи и ее публикация занимают в среднем год-полтора. Поэтому я всерьез опасался, что первый локдаун 2020-го сильнее всего скажется именно на результатах уходящего года. Оправдались ли эти опасения? Давайте посмотрим вместе.