В основе исследований поведения вещества и энергии в мире атомных и субатомных частиц лежит теория квантовой механики. Следовательно, компьютерное моделирование, базирующееся на квантовой механике, имеет большое значение для проектирования, оптимизации и понимания магнитных или электрических свойств материалов.

В рамках проекта Exascale Computing Project (ECP) Министерства энергетики США разрабатывается программное обеспечение для методов QMC под названием QMCPACK для поиска, прогнозирования и контроля веществ и их свойств на квантовом уровне. Конечная цель проекта состоит в том, чтобы достичь беспрецедентной и систематически улучшаемой точности, используя возможности памяти и мощности будущих вычислительных систем экзафлопсного класса.

Одной из основных задач проекта QMCPACK является уменьшение ошибок в расчётах, чтобы можно было с большей уверенностью делать прогнозы относительно материалов со сложной структурой.

«В настоящее время существует множество способов перекрёстной сверки расчётов с экспериментальными данными, но мы хотели бы пойти дальше и делать прогнозы для тех случаев, когда эксперименты ещё не проводились, например, для нового вещества, или когда проведение измерений затруднительно, например, в условиях высокого давления или сильного магнитного поля», — заявил Пол Кент (Paul Kent) из Национальной лаборатории Ок-Риджа, главный исследователь QMCPACK.

Кент выразил надежду, что системы экзафлопсного класса значительно расширят спектр возможностей команды QMCPACK. «Это не только увеличение вычислительной мощности, но и важные изменения в памяти машин, которые позволят нам исследовать дефекты материалов и интерфейсы, более сложные вещества и множество различных элементов», — заявил Кент.

Основное внимание участники проекта уделяют разработке программного обеспечения, проектированию и вычислительным аспектам, поэтому проект планирует повысить производительность QMCPACK как минимум в 50 раз.

Основываясь на экспериментах с использованием версии программного обеспечения для мини-приложений и новых алгоритмов, команда QMCPACK добилась 37-кратного улучшения работы суперкомпьютера Summit по сравнению с системой Titan.

Телекоммуникационный оператор «Ростелеком» в сотрудничестве с компанией «Криптософт» провёл тестовые испытания прототипа облачного сервиса по организации сверхзащищённых каналов передачи данных с использованием квантового распределения ключей шифрования.

Напомним, технологии квантовых коммуникаций основаны на фундаментальных законах физики. Для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. Поэтому незаметно «подслушать» информацию, которая передаётся по таким каналам, попросту невозможно.

Сообщается, что в ходе тестовых испытаний была организована передача критически важных данных между дата-центрами «Ростелекома» по каналу связи общей протяжённостью около 30 км. В местах передачи и приёма данных были установлены программно-аппаратные комплексы «Криптософт», обеспечивающие квантовое распределение ключей шифрования. Сервис был организован на облачной инфраструктуре «Ростелекома», скорость передачи данных составила 100 Мбит/с.

Испытания показали, что опробованные отечественные решения готовы к полноценному внедрению в повседневную практику. Это приближает появление коммерческих сервисов, основанных на квантовом шифровании передачи критически важных данных.

Материалы по теме:

• «Ростелеком» сменил логотип и представил ряд новых сервисов;
• Испытана первая в России гетерогенная квантовая сеть;
• Квантовое шифрование обеспечит защиту российских дата-центров.

Источник:

• company.rt.ru

«Ростелеком» отрапортовал о новых достижениях в сфере разработки коммуникационных платформ с технологиями квантовой защиты передаваемой информации.

Речь идёт об использовании отечественных решений и оборудования для организации квантовой защиты передачи данных на действующей волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). В исследованиях приняли участие Российский квантовый центр (РКЦ), компании QRate и «С-Терра СиЭсПи».

Технология квантовых коммуникаций основана на использовании фундаментальных законов квантовой физики, которые невозможно обойти. Поэтому такие системы способны обеспечить высочайший уровень безопасности. Дело в том, что осуществить незаметное «прослушивание» канала связи попросту невозможно: любая попытка перехвата данных будет тут же обнаружена и предотвращена. Обеспечивается это за счёт того, что для обмена ключами шифрования в квантовых системах используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются при попытке вмешательства.

Итак, сообщается, что в ходе испытаний использовались комплекты оборудования QRate и «С-Терра СиЭсПи», которые используют наиболее современные технологические решения как квантового распределения ключей, так и шифрования данных в высоконагруженных каналах. Тестирование выполнялось на действующей ВОЛС компании «Ростелеком», соединяющей дата-центр М10 в Москве и лабораторию университета Сколтех в Сколково.

Испытания показали, что опробованные отечественные решения готовы к полноценному внедрению в повседневную практику. Это приближает появление коммерческих сервисов, основанных на квантовом шифровании передачи критически важных данных. 

Телекоммуникационный оператор «Ростелеком» займётся выработкой технических подходов по интеграции технологии квантовых коммуникаций в свои магистральные сети передачи данных. Об этом сообщил вице-президент компании по стратегическим инициативам Борис Глазков.

Речь, в частности, идёт о средствах квантового шифрования. Технология квантовых коммуникаций основана на фундаментальных законах физики. Для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. Поэтому незаметно «подслушать» информацию, которая передаётся по таким каналам, попросту невозможно.

Организовать тестирование многоузловой сети передачи данных с использованием квантового распределения ключей «Ростелеком» планирует в начале 2019 года. При этом подчёркивается, что приоритет при создании тестовой сети будет отдаваться отечественным производителям оборудования и решений.

На первом этапе потребителями сетевой инфраструктуры и сервисов на основе квантовых технологий станут государственный сектор и крупные финансовые структуры. В перспективе «Ростелеком» также планирует использовать квантовые ключи для защиты передачи данных в своей магистральной сети, например, между дата-центрами.

Материалы по теме:

• «Ростелеком» сменил логотип и представил ряд новых сервисов;
• Испытана первая в России гетерогенная квантовая сеть;
• Квантовое шифрование обеспечит защиту российских дата-центров.

Источник:

• company.rt.ru

Международная группа учёных из России, Великобритании и Германии создала альтернативную конструкцию сверхпроводникового кубита — основы квантовых компьютеров.

Напомним, что квантовые вычислительные системы оперируют квантовыми битами, или кубитами. Они могут одновременно принимать значение и логического ноля, и логической единицы. Поэтому с ростом количества использующихся кубитов число обрабатываемых одновременно значений увеличивается в геометрической прогрессии. А это обеспечивает колоссальную производительность при решении задач определённых типов.

Как теперь сообщается, исследователям удалось создать принципиально новый кубит, основанный не на джозефсоновском переходе, представляющем собой разрыв в сверхпроводнике, а на сплошной сверхпроводящей нано-проволоке. В работе приняли участие отечественные специалисты из Российского квантового центра, НИТУ «МИСиС», МФТИ и Сколтеха, а также их коллеги из Университета Лондона и Национальной физической лаборатории в Теддингтоне (Великобритания), Университета Карлсруэ и Института фотонных технологий (Германия).

Новый кубит основан на эффекте квантового проскальзывания фазы — контролируемого периодического разрушения и восстановления сверхпроводимости в сверхтонкой (около 4 нм) нано-проволоке, которая в обычном состоянии имеет довольно большое сопротивление.

Ожидается, что новое решение по сравнению с «обычными» кубитами обеспечит не меньшую (а, возможно, даже большую) функциональность и при этом будет гораздо более простым в изготовлении. Подробнее об изысканиях учёных можно узнать здесь. 

Группа исследователей Microsoft из Делфтского технического университета в Нидерландах провела эксперимент, результаты которого помогут в создании квантового компьютера, превосходящего по точности современные решения в десятки тысяч раз.

Специалисты экспериментально подтвердили существование фермиона Майораны. Он уникален тем, что является собственной античастицей и одновременно обладает свойствами полупроводника и суперпроводника. Существование таких частиц впервые рассмотрел итальянский физик Этторе Майорана в 1930-х годах.

Кубиты (квантовые биты) вычислителя, построенного на основе названных частиц, как ожидается, будут менее подвержены внешним влияниям и смогут давать более точные результаты, а значит, показывать большую производительность.

Если учёные преуспеют в создании работающих кубитов на основе фермиона Майораны, то рано или поздно клиенты Microsoft смогут пользоваться ресурсами квантового компьютера через облачную платформу Azure.

Предполагается, что системы нового типа смогут с высочайшей производительностью решать определённые задачи. Это, в частности, расчёты, связанные с криптографией, поиском новых лекарственных препаратов и пр. 

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) предлагают использовать «забытый» материал в качестве основы для высокоскоростного квантового Интернета.

Речь идёт о формировании абсолютно защищённых квантовых каналов передачи данных, которые невозможно прослушать незаметно для отправителя и получателя. Безопасность в таких сетях будет обеспечиваться законами квантовой физики. Дело в том, что невозможно создать копию неизвестного квантового состояния без изменения оригинала. Иными словами, о любом вмешательстве в канал связи моментально становится известно, и незаметно украсть информацию не выйдет.

Передавать данные лучше всего с помощью квантов света — фотонов, несущих квантовые биты. Однако сложность заключается в формировании системы, подходящей для практического использования. К примеру, квантовые точки хорошо работают только при очень низких температурах (около минус 200 °C), а ультрасовременные двумерные материалы, такие как графен, просто не могут часто излучать фотоны при электрическом возбуждении.

МФТИ

Учёные МФТИ предлагают решить проблему за счёт использования уже забытого сегодня в оптоэлектронике материала — карбида кремния. Исследователи показали, как усовершенствовать карбид-кремниевый однофотонный светодиод, чтобы повысить скорость излучения фотонов до нескольких миллиардов в секунду. Это позволяет увеличить до более чем 1 Гбит/с скорость передачи информации по абсолютно защищённому каналу и сделать квантовый Интернет таким же быстрым, как классический.

Подробнее об изысканиях физиков можно узнать здесь. 

Российские исследователи намерены создать многокубитный квантовый компьютер за пять лет. Об этом сообщает газета «Известия», ссылаясь на информацию, полученную от Фонда перспективных исследований (ФПИ).

В прошлом месяце, напомним, в РФ был сформирован консорциум для создания квантового компьютера будущего. В него вошли ФПИ, Внешэкономбанк, МГУ имени М.В.Ломоносова, компания «ВЭБ Инновации» и АНО «Цифровая экономика». Речь идёт о разработке оптического квантового симулятора на базе двух основных технологий реализации квантовых вычислителей: на основе фотонных чипов и нейтральных атомов.

Сотрудничество между организациями — членами консорциума будет направлено на координирование научно-технических задач, внедрение результатов проектов, а также на развитие научно-исследовательской и технологической инфраструктуры для решения задач, связанных с развитием технологии квантовых вычислений.

Как рассказали в ФПИ, проектируемый квантовый компьютер будет насчитывать 50 кубитов, или квантовых битов. В отличие от традиционных битов, представляющих ноль или единицу, кубиты могут находиться в суперпозиции двух состояний, а значит, могут кодировать промежуточные состояния между логическим нулём и единицей. Таким образом, с ростом количества использующихся квантовых битов число обрабатываемых одновременно значений увеличивается в геометрической прогрессии.

Отмечается, что инвестиции в новый проект составят около 900 млн рублей. Вместе с квантовым компьютером будут создаваться новые алгоритмы для решения конкретных задач.

«Без соответствующего математического обеспечения квантовый компьютер не будет иметь практической значимости. Создание квантовых алгоритмов позволит говорить о принципиально новом качестве решения таких задач большой вычислительной сложности, как моделирование интеллектуальных способностей человека, оптимальное распределение транспортных и логистических потоков, прогнозирование погоды, и других», — говорят специалисты. 

Исследователи из России и США создали первый в мире 51-кубитный квантовый компьютер, о чём сообщают сетевые источники, ссылаясь на информацию, полученную от Российского квантового центра (РКЦ).

Квантовые компьютеры состоят из элементарных вычислительных элементов, квантовых битов — кубитов. Если классические биты могут находиться только в двух состояниях (ноль или единица), то кубиты могут находиться в суперпозиции двух состояний, а значит, могут кодировать промежуточные состояния между логическим нулём и единицей. Квантовые компьютеры смогут решать некоторые задачи, которые сейчас абсолютно недоступны даже для самых мощных классических суперкомпьютеров.

Сообщается, что физикам удалось сформировать первый программируемый квантовый компьютер на базе 51 кубита. Как сообщает сетевое издание «РИА Новости», учёные выяснили, что набор атомов, удерживаемых внутри специальных лазерных «клеток» и охлаждённых до сверхнизких температур, можно использовать в качестве кубитов квантового компьютера, сохраняющих стабильность работы при достаточно широком наборе условий.

Именно это и позволило физикам создать самый мощный квантовый вычислитель из 51 кубита. Исследователи говорят, что с помощью подобных систем можно выполнять задачи, для решения которых классическим компьютерам потребовались бы миллиарды лет.

Добавим, что Российский квантовый центр в июне 2016 года запустил первую в России квантовую сеть на обычном городском оптоволоконном канале — 30-километровая линия связала два отделения «Газпромбанка» в Москве. Позднее было объявлено о создании многоузловой гетерогенной квантовой сети передачи данных, где используются одновременно два метода кодирования информации. 

Российский квантовый центр при поддержке Московского физико-технического института (МФТИ) организует конференцию по квантовым технологиям.

Мероприятие пройдёт с 12 по 16 июля. Генеральным партнёром является Сбербанк России. Ожидается, что в конференции примут участие более 100 экспертов из различных областей физики. Основные направления: сверхпроводимость, квантовая оптика, ультра-холодные атомы и молекулы, плазмоника, фотоника, оптомеханика и др.

В рамках мероприятия также пройдёт открытая лекция ведущего учёного Джона Мартиниса, руководителя проекта компании Google по созданию квантового компьютера.

Специалисты отмечают, что квантовые компьютеры будут способны решать задачи, недоступные даже для самых мощных классических компьютеров. Появление таких систем — дело ближайших десяти лет. Сегодня квантовые вычислительные машины создают многие страны и крупные корпорации, в частности, IBM и Google.

Соответствующие технологии развиваются и в нашей стране. Так, Российский квантовый центр в июне 2016 года запустил первую в России квантовую сеть на обычном городском оптоволоконном канале — 30-километровая линия связала два отделения «Газпромбанка» в Москве. А в мае нынешнего года специалисты построили и испытали первую в России многоузловую гетерогенную квантовую сеть передачи данных, где используются одновременно два метода кодирования информации, что позволяет приспособить квантовые методы защиты к существующим криптографическим платформам. Наконец, недавно Российский квантовый центр запустил первый в мире квантовый блокчейн.