Разнообразие квантовых технологий: вычисления, сети, криптография, сенсорика Хабр

Такой компьютер может потенциально ускорить многие задачи линейной алгебры или квадратично ускорить поиск по неупорядоченной базе данных. Кроме того, квантовые компьютеры сэмплируют в ходе естественной эволюции квантовой системы, т.е. Генерируют распределение, которое сложно получить классическим образом. В криптовалютный шлюз целом речь идет не только об ускорении классических алгоритмов, но и о создании принципиально новых методов обучения нейронных сетей или даже новых архитектур.

квантовые технологии это

Квантовые наноленты открывают путь к защищённой квантовой связи

квантовые технологии это

Пример, который приходит на ум, — задача коммивояжера, путешествующего между городами. С ростом числа городов увеличивается количество возможных маршрутов. И оказывается, задачу оптимизации перемещений можно решать путем ее кодирования в квантовой системе. Особенность такой квантовой коммуникации заключается в том, что любая попытка перехвата сообщений неизбежно вмешается в квантовые состояния, что немедленно обнаружится получателем информации.

Чем может быть полезен квантовый компьютер

Согласно ему, количество транзисторов на кристалле интегральной схемы постоянно увеличивается.

Разнообразие квантовых технологий: вычисления, сети, криптография, сенсорика

К слову, лаборатория Google, которая занимается квантовыми компьютерами, называется Quantum Artificial Intelligence Lab. То есть с момента создания этой структуры коллеги из Google видят в качестве одного из основных применений квантовых компьютеров ускорение задач машинного обучения и искусственного интеллекта. Квантовый компьютер помогает решать задачи, которые традиционно сложны для классических вычислений, например моделирование химических соединений. Примечательно, что помимо государств в гонке участвуют и частные корпорации. Читая об успехах в квантовых технологиях, мы видим не только Harvard, MIT, Yale, Sorbonne, Ecole Normale, Oxford, Cambridge, но и Google, Microsoft, Alibaba и многих других.

Предел закона Мура как намек на переход к квантовым вычислениям

Путем создания достаточного количества новых соединений после каждого события общения, удается сохранить целостность сети. Однако каждый раз, когда происходит обмен информацией через квантовую сеть, используемые квантовые связи разрушаются. Даже после одного использования запутанного фотона, он исчезает, и его нельзя использовать повторно. Эта особенность ставит серьезные вызовы перед разработкой масштабируемых квантовых сетей. По его словам, первые эксперименты показали, что микроскопические участки материала способны излучать одиночные фотоны света, что послужило толчком к дальнейшему развитию системы.

Как показывают результаты последних лет, за счет, например, новых архитектур классические процессоры продолжают развиваться. Тем не менее, несмотря на это развитие, есть целый класс задач, которые классические компьютеры решают не так хорошо. В частности, задачи, связанные с теорией чисел или комбинаторной оптимизацией, с моделированием сложных систем, например химических реакций, материалов, лекарств или топлива.

квантовые технологии это

В отличие от традиционных компьютерных сетей, где данные передаются в виде электрических импульсов или радиоволн, в квантовых сетях информация кодируется в квантовом состоянии частиц. Ключевым аспектом таких сетей является квантовая запутанность — явление, при котором две частицы становятся неразрывно связанными, независимо от расстояния между ними. Благодаря этому, квантовые сети обеспечивают высокий уровень безопасности и значительную скорость передачи информации. К 2024 году Национальный институт стандартов и технологий США должен будет закончить работу над постквантовой криптографией. В России аналогичным стандартом занимается Технический комитет 26. Так что вполне возможно, что квантовая и постквантовая криптография появятся гораздо раньше, чем сами квантовые компьютеры.

квантовые технологии это

Квантовые технологии интересны как с точки зрения фундаментальной науки, так и с позиции будущих потенциальных сфер применения. Однако внедрение всех этих технологий требует больших вычислительных ресурсов или более эффективных методов передачи информации, чему и должно поспособствовать квантовое направление. Стоит отметить, что для практической реализации взлома квантовый компьютер должен быть многократно мощнее тех, что доступны на данный момент. А для взлома RSA даже предыдущего поколения требуется как минимум 20 миллионов. Но риск для представляющей долгосрочный интерес информации, скажем медицинской или генетической, нужно рассматривать уже сегодня.

Это позволит квантовой сети оставаться стабильной, несмотря на неизбежные потери отдельных связей. Однако, если добавлять слишком много соединений, это может привести к перегрузке ресурсов и снижению эффективности сети. С другой стороны, если не устанавливать достаточное количество связей, сеть может фрагментироваться и не удовлетворять потребности пользователей. Международная группа исследователей из Университета штата Монтана, Колумбийского университета и Исследовательского института Honda достигла значительного прогресса в области квантовых технологий. Учёным удалось создать и исследовать новый тип квантового материала – ультратонкие двумерные наноленты, способные излучать одиночные фотоны света.

  • Хороший пример — задача по моделированию процесса получения аммиака.
  • Это позволит квантовой сети оставаться стабильной, несмотря на неизбежные потери отдельных связей.
  • Примечательно, что помимо государств в гонке участвуют и частные корпорации.
  • Квантовые сети представляют собой уникальные системы, в которых информация передается с помощью квантового состояния частиц, таких как фотоны.
  • Однако в 1994 году американский математик Питер Шор (Peter Shor) показал, что, когда квантовый компьютер будет создан, он сможет решить эту задачу очень быстро.

На них можно строить новую криптографию с открытым ключом, которая будет устойчива даже при наличии у злоумышленника квантового компьютера. Когда квантовые компьютеры появятся и станут экономически эффективны, точно не известно. Но сети квантовой криптографии уже активно развертываются по всему миру. А наибольшая создана в Китае — это магистральная сеть протяженностью больше 4 тыс.

Исследователи продолжают работу над преодолением технических сложностей, связанных с промышленным применением технологии, включая разработку электрического переключателя для контроля излучения фотонов. Про это направление говорят сравнительно меньше, нежели про квантовые вычисления и коммуникации. Факт хрупкости квантовых систем, когда неконтролируемое воздействие окружения может легко их разрушить, имеет и положительную сторону.

квантовые технологии это

У них есть планы развития квантовых технологий и государственные программы поддержки инициатив. Исследователи отмечают, что хотя способность излучать одиночные фотоны была известна для больших листов двумерных материалов, это первая демонстрация такого явления в существенно меньших ленточных структурах. Важно подчеркнуть, что команде удалось не только получить излучение одиночных фотонов, но и закодировать в них информацию, что открывает перспективы для создания защищённых квантовых коммуникационных систем. Квантовая криптография — аппаратное решение, требующее разработки новых устройств, которые генерируют квантовые состояния. Чтобы преодолеть проблему, исследователи разработали простую модель пользовательских запросов. После каждого сеанса связи они устанавливают фиксированное количество связей или «мостов» между разорванными узлами.



Leave a Reply