Поделиться
В России разработали способ упростить разработку квантовых суперкомпьютеров
Группа российских физиков разработала новый подход в управлении квантовыми системами, основанный на использовании их упрощенных цифровых двойников. Разработка может помочь России ускориться в международной гонке по созданию квантовых суперкомпьютеров.
Цифровые двойники квантовых систем
Группой российских физиков под руководством директора Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС (Москва) Алексея Федорова разработан подход, позволяющий создавать упрощенные цифровые двойники квантовых систем, пишет ТАСС со ссылкой на заявление пресс-службы Российского научного фонда (РНФ).
Новый подход можно использовать для ускоренной оптимизации различных квантовых вычислительных приборов и других устройств, использующих в своей работе квантовые эффекты.
«Исследователи использовали цифровой двойник на основе тензорных сетей, чтобы найти оптимальное управляющее воздействие на квантовую систему. Ученые с помощью цифрового двойника подобрали оптимальный протокол управления квантовой системой, который программирует передачу информации внутри квантовой цепочки частиц: от первой частицы до последней», — говорится в сообщении РНФ.
Управлять квантовыми системами станет проще
Ученые подобрали оптимальный протокол управления квантовой системой, который позволяет осуществить передачу информации внутри квантовой цепочки частиц: от первой частицы до последней. Подобным образом, как отмечают физики, можно подобрать оптимальные методы управления работой и других квантовых систем, что ускорит разработку квантовых компьютеров и прочих квантовых устройств.
Как правило, сложность квантовых вычислений растет с добавлением каждой новой частицы или квантового объекта. Это затрудняет управление их работой и оптимизацией. Изобретение российский ученых позволит значительно упростить расчеты, необходимые для изучение поведения различных сложно устроенных квантовых систем.
Федоров и его коллеги обнаружили, что эту задачу можно упростить и сделать более решаемой, если вести расчеты не с помощью полноценной компьютерной модели квантовой системы, а с ее упрощенным цифровым двойником.
Цифровой двойник основан на идее о том, что так называемые тензоры, математические объекты, описывающие квантовые состояния всех частиц в квантовой системе, можно разбить на набор из нескольких более простых тензоров, объединенных в сеть. Использование тензорных сетей, как отмечают физики, позволяет сохранить всю информацию о том, как взаимодействуют друг с другом субкомпоненты квантовой системы, и при этом отказаться от расчетов, связанных с «ненужными» свойствами.
Потенциал квантовых вычислений
Квантовые компьютеры показали, что они могут обрабатывать определенные задачи экспоненциально быстрее, чем классические компьютеры. В конце 2019 г. Google заявила, что с помощью квантового компьютера ей удалось решить проблему, на решение которой у самого быстрого в мире суперкомпьютера уйдет 10 тыс. лет, всего за 200 секунд.
С 2000 по 2024 гг. компьютерный мир добился значительного прогресса в области квантовой обработки.
IBM заявила о выпуске чипа на тысячу кубитов в декабре 2023 г. Журнал Nature назвал его первым в мире.
В январе 2024 г. издание о высокопроизводительных вычислениях HPCwire сообщило о завершении калибровки квантового компьютера Advantag2 от канадской D-Wave Quantum Inc. с более чем 1,2 тыс. кубитов.
Для Китая рекордом является 504-кубитный квантовый суперкомпьютер. О поставке компании QuantumCTek такого чипа под названием Xiaohong Центр передового опыта в области квантовой информации и квантовой физики Китайской академии наук (CAS) сообщил в апреле 2024 г.
Российские успехи скромнее. Ученые из МФТИ запустили первый российский 12-кубитный квантовый процессор в январе 2024 г.
В феврале 2024 г. советник генерального директора «Росатома» Руслан Юнусов сообщил в интервью ТАСС: «Мы разработали 20-кубитный квантовый компьютер. Мы его реализовали на ионной платформе. Также у нас есть 25-кубитный компьютер на атомной платформе. Но качество операций лучше на ионной платформе».
Короткая ссылка
