Материалы по тегу: квантовые вычисления

10.06.2019 [20:00], Сергей Тверье

IonQ бросает вызов Google, IBM и Rigetti в квантовых системах

До сих пор основную шумиху вокруг квантовых вычислений создавали уже состоявшиеся акулы компьютерного бизнеса: производители серверов и микросхем, крупные поставщики облачных услуг. Их усилия в основном были сосредоточены на полупроводниковых и сверхпроводящих технологиях. И вот появился IonQ — стартап, использующий ионные ловушки в квантовых вычислениях. IonQ заявляет, что при таком подходе практически нет необходимости в исправлении квантовых ошибок и что запутывание большого числа кубитов намного проще, чем у конкурентов, а базовая технология является достаточного тривиальной, недорогой и компактной в реализации. И действительно, большая часть квантовой системы IonQ основана на давно известных технологиях, применяемых, например, в атомных часах.

Квантовый чип от IonQ с наложенным изображением ионов

Квантовый чип от IonQ с наложенным изображением ионов

Ловушки для ионов — относительно новая технология в мире квантовых компьютеров, хотя теоретические исследования начались почти четверть века назад. Даже Национальный научный фонд США создал проект по изучению данной технологии всего год назад. Основатель компании является одним из пионеров в области технологий с ловушками для ионов и соавтором известной статьи (2016 год) о данной технологии. На текущий момент сотрудники IonQ используют три 11-кубитные системы. Все кубиты полностью связаны, что позволяет создавать двухкубитовые затворы на любой из пар в составе системы. Правда, сама компания в прошлом году предпочла заявить о мировом рекорде, поставленном на такой сборке, посчитав однокубитовые затворы (79). Доступ к трём этим машинам по-прежнему ограничен и находится в стадии бета-тестирования, но публичный доступ через Интернет, возможно, появится в конце этого года. Инвесторами компании выступают New Enterprise Associates, GV (ранее Google Ventures) и Amazon AWS. 

IonQ хочет как можно скорее добиться коммерческого успеха, которого в квантовых вычислениях до сих пор не достигла ни одна из компаний, поскольку необходимое оборудование и экосистема у всех находятся в основном на стадии разработки. На этой неделе компания рассказала порталу HPCwire о технологиях и планах по развитию IonQ. Интересно, что большая часть разговора была направлена на то, чтобы доказать, что технология ловушек для ионов значительно отличается от подхода IBM, Google и Rigetti Computing — полупроводники + сверхпроводимость — и даже превосходит их. 

В камере сверхвысокого вакуума мы динамически разворачиваем и улавливаем атомные кубиты на кремниевом чипе, используя электромагнитные поля. Это позволяет нашим квантовым ядрам настраивать свою конфигурацию в программном обеспечении и масштабировать для обработки потенциально сотен кубитов без нового оборудования.

IonQ используют вакуумные камеры, где они динамически разворачивают и фиксируют атомные кубиты на кремниевом чипе, используя электромагнитное поле (Изображение: ionq.co)

Сегодня самая большая проблема с квантовыми компьютерами состоит в том, что они «шумят». Кубиты являются крайне чувствительными и неустойчивыми объектами, которые «разваливаются», когда им мешает практически что угодно (тепло, вибрация, рассеянное электромагнитное воздействие и т.д.). Построение систем для устранения возможных помех является важной задачей для систем на основе полупроводниковых сверхпроводящих кубитов. Эти системы требуют сложных подходов для исправления квантовых ошибок и до сих пор в значительной степени остаются достаточно непрактичными. Другая не менее сложная проблема — придумать, как контролируемо запутать большое количество кубитов. Не забывайте, что именно запутанность даёт квантовым вычислениям реальную силу. IonQ утверждает, что технология ловушек для ионов значительно лучше справляется с этими проблемами, чем сверхпроводящие подходы на основе полупроводников. 

IonQ вычисляются с использованием множества идентичных атомов иттербия. Как и в атомных часах иттербия, изоляция отдельных атомов уменьшает ошибку и улучшает стабильность.

Квантовая система IonQ использует множество идентичных ионов иттербия. Как и в атомных часах с иттербием, технология изоляции отдельных ионов уменьшает количество ошибок и улучшает стабильность (Изображение: ionq.co)

В ионных ловушках используются ионизированные молекулы с соответствующей валентной структурой в качестве регистров кубита. IonQ использует ионы Yb+ (иттербия). Ионы — идентичные и предсказуемые в своём поведении — удобны в использовании. Внешние электроны могут быть легко «накачаны» до более высокого энергетического уровня и оставаться в этом состоянии достаточно долго по меркам квантового мира. В зависимости от своего состояния молекула представляет собой ноль, единицу или нечто среднее. Подобные ионы легко генерировать, вставлять в ионную ловушку и удерживать их там в устойчивом состоянии. Взаимодействие с ними осуществляется с помощью внешних лазеров, которые переводят атомы в заданное состояние. В отличие от сверхпроводящих квантовых компьютеров на основе полупроводников, которые, помимо всего прочего, нуждаются к специальных системах охлаждения, системы с ионными ловушками дешевле, их легче создавать и эксплуатировать.

Точные лазеры хранят информацию о наших атомных кубитах, выполняют логические операции и соединяют их вместе в квантовом процессе, называемом запутанностью. Система IonQ без фиксированных проводов может соединять любые два кубита с помощью одной лазерной операции, что повышает точность.

Для считывания состояния кубитов используются точные лазеры, они также выполняют логические операции и соединяют ионы вместе в квантовом процессе, называемом запутанностью (Изображение: ionq.co)

Как утверждают в IonQ: «За цену одной только холодильной установки, даже если не учитывать детали, компоненты и всё остальное (что требуется для сверхпроводящего квантового компьютера), вы можете построить целую систему на основе ионных ловушек, обладающую гораздо большей мощностью и возможностями, при этом она также будет меньше по размеру, и вы сможете увеличивать количество кубитов, не меняя кардинально оборудование». С другой стороны, эксперты отмечают, что ионные ловушки необходимо контролировать с помощью сложной комбинации микроволновых и оптических устройств, что может быть проблематично, когда речь идет о серьёзном масштабировании квантовых компьютеров, использующих данную технологию. 

IonQ планирует удваивать количество своих кубитов примерно каждый год. Текущая архитектура поддерживает простое масштабирование до 32 кубитов, но в теории ёмкость одного модуля можно довести до 100-200 кубитов, а модули объединить оптическими трансиверами. Кроме того, компания активно занята созданием компилятора и оптимизатора для создания квантовых программ. Компания хочет в конечном итоге создать облачный сервис, где на повременной основе будет предоставляться доступ к их квантовым компьютерам. Также IonQ отмечает, что на текущий момент одной из важнейших проблем является отсутствие большого числа специалистов, способных создавать (или хотя бы портировать) программы, оптимизированные для работы на квантовых машинах. Для решения данной проблемы компания планирует предоставлять помощь своим клиентам в виде специализированной технической поддержки, которую назвали Q-tips.

View this post on Instagram

Экспериментальные квантовые чипы #Intel #tanglelake #quantumcomputing #SC18 #3dnewsru #3dnews

A post shared by 3DNews (@3dnews_live) on

Постоянный URL: http://servernews.ru/988832
07.06.2019 [13:13], Сергей Карасёв

Показана в действии первая в России межкорпоративная квантовая сеть

Сбербанк, Газпромбанк, PwC и Российский квантовый центр (РКЦ) продемонстрировали работу первой межкорпоративной сети, построенной с применением квантовых технологий.

Квантовые коммуникации обеспечивают высочайшую степень защиты информации. Дело в том, что незаметно похитить данные, передающиеся по квантовым каналам, невозможно в силу фундаментальных законов физики. Любая попытка перехвата будет сразу же обнаружена и предотвращена.

Сообщается, что в рамках проведённого эксперимента установки квантового распределения ключа Российского квантового центра обеспечили сеанс защищённой видеоконференцсвязи между стендами двух крупнейших банков и международной консалтинговой компании.

Непосредственно для видеосвязи использовался оптоволоконный канал передачи данных с двухсторонним шифрованием, обеспеченным посредством криптошлюзов компании С-Терра. Ключи для дешифрования данных передавались по отдельному оптическому каналу с помощью установок квантового распределения ключа РКЦ и Qrate.

Предложенное решение способно обеспечить максимальную защиту данных. Система полностью готова к эксплуатации и позволяет внедрять абсолютно защищённые каналы связи в существующую телекоммуникационную инфраструктуру банковских учреждений и госсектора. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/988804
05.06.2019 [18:25], Сергей Карасёв

«Ростелеком»: коммерческие сервисы с квантовым шифрованием появятся в течение двух лет

Ввод в строй первых в России коммерческих сервисов с использованием технологии квантового распределения ключей, по мнению компании «Ростелеком», состоится в течение двух ближайших лет.

Технологии квантового шифрования обеспечат сверхнадёжную передачу информации. В силу фундаментальных законов физики незаметно похитить данные, передающиеся по таким каналам, не удастся.

В рамках открывающегося Санкт-Петербургского международного экономического форума 2019 года «Ростелеком» представил уникальную для России опытную сеть передачи данных с квантовым шифрованием. Она впервые использует оборудование и решения разных производителей с организацией их корректного взаимодействия на всём пути передачи информации.

Более того, впервые в нашей стране такая сеть имеет несколько узлов с технической возможностью подключения множества пользователей, независимо от места расположения их офисов и используемого криптографического оборудования с квантовым шифрованием.

Важно отметить, что в составе сети для шифрования информации применяется исключительно отечественное оборудование. Узлы связаны между собой волоконно-оптическими каналами. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/988705
31.05.2019 [13:33], Сергей Карасёв

«Ростелеком» испытал систему квантового шифрования данных

Компании «Ростелеком» и «ИнфоТеКС» отрапортовали об успешном тестировании системы передачи данных с квантовым шифрованием.

Квантовые технологии в настоящее время считаются одним из наиболее перспективных направлений развития IT-рынка. В таких системах для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. А поэтому незаметно похитить информацию невозможно в принципе.

Решение, протестированное специалистами компаний «Ростелеком» и «ИнфоТеКС», носит название ViPNet Quandor. Испытания данной системы выполнялись на базе волоконно-оптической линии связи между дата-центром М10 «Ростелекома» в Москве и лабораторией университета «Сколтех» в Сколково общей протяженностью 58 км.

«В ходе тестирования прототипа решения ViPNet Quandor был реализован протокол квантового распределения ключей по согласованному с ФСБ России техническому заданию и подтверждена его корректная работа на существующей инфраструктуре Ростелекома», — отмечает оператор связи.

ViPNet Quandor стабильно вырабатывает секретный квантовый ключ длиной 256 бит в среднем 1 раз в минуту — это позволяет шифровать большой объём пользовательского трафика на высокой скорости.

Ожидается, что первые промышленные образцы продукта ViPNet Quandor появятся в конце текущего года. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/988457
17.05.2019 [12:30], Геннадий Детинич

Согласно опросу по заказу Fujitsu, бизнесу не терпится заполучить квантовые вычислители

С марта по апрель 2019 года по запросу компании Fujitsu независимая аналитическая фирма PAC провела опрос среди 350 руководителей крупных и средних компаний из 6 ключевых отраслей экономики (финансовые услуги, биологические науки, производство, розничная торговля, транспорт и коммунальные услуги) из Канады, Финляндии, Германии, Ирландии, Испании, Швеции, Великобритании и США. Время и тему опроса ― потребность бизнеса в квантовых вычислителях ― выбрали не случайно. В начале марта на отраслевой выставке в Ганновере компания Fujitsu представила второе поколение фирменных квантовых вычислителей Digital Annealer. Это платформы, которые доступны для работы уже сейчас. Но есть ли в них потребность?

Архитектурные особенности процессоров Fujitsu Digital Annealer

Архитектурные особенности процессоров Fujitsu Digital Annealer

Вкратце напомним, что квантовые вычислители Fujitsu Digital Annealer ― это симуляция квантовых процессов по нахождению глобальных минимумов среди всех минимумов или, формулируя иначе, поиск оптимальных последовательностей с очень большим количеством переменных, с чем не справляются классические компьютеры, которые обрабатывают данные последовательно. Технология «цифрового отжига» Fujitsu позволяет быстрее и с меньшими затратами всех ресурсов найти ответ за счёт параллельной обработки множества переменных. Например, определить оптимальный маршрут манипулятора, который в покрасочном цеху автопроизводителя производит герметизацию швов и покраску кузова новой машины. Стоимость нового автомобиля на 40 % зависит от стоимости покраски. При этом перемещение манипулятора ― это время и расход материалов. Оптимальное решение этой задачи позволяет сэкономить огромные средства, и никто не хочет этим пренебречь.

Главное преимущество технологии Fujitsu Digital Annealer ― это то, что платформа уже коммерчески доступна и её можно использовать для решения целого спектра бизнес-задач при поиске оптимальных последовательностей. Опрос выявил, что руководители компаний знают о платформе Fujitsu Digital Annealer и готовы использовать в своей деятельности как её, так и другие квантовые вычислители, если таковые появятся на рынке. Запрос на квантовые расчёты для бизнеса оказался настолько высоким, что компании буквально заждались прихода этого класса вычислительных машин.

По мнению 81 % опрошенных, «квантовые вычисления ускорят оптимизацию бизнес-процессов, логистических и промышленных процессов, помогут реализовать проекты цифровой трансформации и сохранят конкурентоспособность компаний в условиях быстро изменяющихся рынков». В то же время 50 % респондентов не ожидают от квантовых вычислителей широкого распространения в течение следующих 10 лет. Вместе с тем 89 % полагают, что классические компьютеры стали препятствием при решении задач выбора оптимального решения из большого количества вариантов и не позволяют коренным образом изменить бизнес-процессы внутри компаний.

Fujitsu Digital Annealer решает вопросы поиска оптимального решения в условиях множества переменных

Fujitsu Digital Annealer решает вопросы поиска оптимального решения в условиях множества переменных

Между тем, 66 % руководителей крайне нуждаются в оптимизации рабочих процессов и не хотят ждать ещё много лет появления стабильных квантовых вычислителей. Главы компаний опасаются, что конкуренты раньше воспользуются преимуществами квантовых вычислителей и разрушат их бизнес. В целом, 7 из 10 руководителей компаний, принявших участие в опросе, согласны с тем, что платформа Fujitsu Digital Annealer может помочь ускорить переход на квантовые вычисления в будущем. А как с настоящим? Ждём новостей об объёмах продаж квантовых вычислителей Fujitsu. В этом году платформе Fujitsu Digital Annealer исполняется два года, как она доступна для заказа. Появится ли интересная статистика?

Постоянный URL: http://servernews.ru/987617
22.03.2019 [15:29], Сергей Карасёв

МФТИ сформирует базовую кафедру Российского квантового центра

Московский физико-технический институт (МФТИ) заключил соглашение о создании базовой кафедры с Российским квантовым центром (РКЦ).

Напомним, что РКЦ занимается научными исследованиями в области квантовых систем, а также разработкой высокотехнологичных коммерческих продуктов на основе квантовых технологий.

Создание кафедры МФТИ в РКЦ означает, что студенты вуза смогут ещё во время учёбы начать карьеру исследователя и разработчика в сфере квантовых технологий, а также попробовать себя в практической работе в данной области.

Базовая кафедра в РКЦ создаётся в рамках Физтех-школы физики и исследований имени Ландау. Новая площадка начнёт работу в осеннем семестре 2019–2020 учебного года в рамках бакалавриата, англоязычной магистратуры и аспирантуры.

«У студентов базовой кафедры появится возможность работать на самом современном оборудовании в лабораториях РКЦ, где есть, например, уникальная безмагнитная камера для экспериментов с суперчувствительными магнитными сенсорами, установка для получения конденсата Бозе-Эйнштейна, лаборатории, где изготавливают и изучают оптические микрорезонаторы и установки для квантовой криптографии», — отмечается в сообщении квантового центра. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/984618
21.03.2019 [13:13], Сергей Карасёв

Одобрена дорожная карта развития квантовых вычислений в России

В России одобрена дорожная карта развития технологий квантовой обработки информации, о чём говорится в сообщении Фонда перспективных исследований (ФПИ).

Отмечается, что документ разработан с целью получения в среднесрочной и долгосрочной перспективе практически значимых научно-технических результатов мирового и опережающего уровня в областях квантовых вычислений, квантового моделирования, квантовых коммуникаций и квантовой криптографии.

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. Такие системы теоретически обеспечат колоссальную производительность при решении ряда сложных задач.

Что касается квантовой криптографии, то она обеспечит сверхнадёжную передачу данных. Незаметно похитить информацию, передающуюся по квантовым каналам, попросту невозможно в силу законов физики.

Принятая дорожная карта будет способствовать формированию благоприятной среды для развития профессионального сообщества и системной подготовки кадров.

Добавим, что сейчас в нашей стране реализуется совместный проект Фонда перспективных исследований и МГУ им. М.В. Ломоносова по созданию демонстраторов 50-кубитных квантовых компьютеров на основе нейтральных атомов и интегральных оптических схем. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/984555
13.03.2019 [19:00], Геннадий Детинич

Fujitsu представила второе поколение «не-фон-неймановского» компьютера Digital Annealer

Компания Fujitsu одна из немногих, кто приблизился к коммерческой эксплуатации квантовых методов в вычислениях. Более того, в эту среду Fujitsu анонсировала скорую доступность второго поколения фирменных вычислительных платформ с использованием квантовых методов вычислений. Второе поколение архитектуры Digital Annealer, как компания называет свою разработку, будет показано на выставке Hannover Messe 2019 в Ганновере с 1 по 5 апреля 2019 года, после чего начнётся её коммерческая эксплуатация. Первое поколение Fujitsu Digital Annealer, уточним, поступило в эксплуатацию в мае 2018 года.

Теперь поясним. Процессор Digital Annealing Unit (DAU) выпускается в обычном полупроводниковом КМОП техпроцессе. Но DAU не использует архитектуру фон-неймановской логики. Разрядность первого поколения Fujitsu DAU составляла 1024 бит, где каждый бит был связан с другим. Только этот момент роднит разработку Fujitsu с квантовыми вычислителями. У «квантового» процессора Fujitsu нет никаких кубитов и, следовательно, состояния суперпозиции для каждого из них. Зато система спокойно работает при комнатной температуре и не нуждается в охлаждении до абсолютного нуля.

Подчеркнём эти моменты. Fujitsu DAU ― это кремниевый чип с архитектурой, ориентированной для выполнения целого спектра операций по оптимизации, свойственным квантовым процессам. Первое поколение Fujitsu DAU вообще выпускалось на матрицах ПЛИС. Что собой представляет второе поколение процессоров, компания пока не раскрывает. Впрочем, Fujitsu сообщила, что второе поколение процессоров повысило разрядность до 8192 бит. С точки зрения квантовых вычислений это в 100 раз повысило вычислительные возможности платформы.

Как это работает. Метод Digital Annealing ― это так называемый квантовый отжиг или квантовая нормализация. Это как в печке. Зажёг и ждёшь, пока всё сгорит и остынет. Внизу останется то, что не горит ― имеет наименьшее энергетическое состояние. В математике ― это нахождение глобального минимума среди массы других минимумов. Данные обрабатываются параллельно и там, где они находятся без перемещения из памяти в процессор и обратно либо с минимальным перемещением в области одного массива.

С помощью квантового отжига практически мгновенно можно решать задачи по оптимизации маршрута среди множества объектов, которые обязательно необходимо посетить, задачи по оптимизации портфеля акций с минимальным риском размещения инвестиций, поиск молекулярного подобия при разработке лекарств и многое другое, на что привычным компьютерам и суперкомпьютерам потребуется масса вычислительных ресурсов и времени. Подробнее о возможностях на русском можно прочесть на сайте Fujitsu. Мы же добавим, что сервис Digital Annealing доступен по подписке в облачных сервисах компании либо в локальных сервисах с установкой оборудования в обычные серверные стойки.

Постоянный URL: http://servernews.ru/984174
29.01.2019 [13:50], Сергей Карасёв

Успешно испытаны российские решения для квантовой защиты информации

«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. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/981908
22.10.2018 [16:10], Сергей Карасёв

Huawei HiQ: облачная платформа для моделирования квантовых вычислений

Компания Huawei анонсировала облачную сервисную платформу HiQ, которая поможет в развитии концепции квантовых вычислений.

Технология квантовых вычислений способна совершить революцию в области искусственного интеллекта, разработки новых материалов, создания лекарств и пр. Те задачи, на решение которых классическому компьютеру могут потребоваться десятки тысяч лет, квантовый компьютер теоретически сможет решить всего за несколько минут или даже секунд.

Представленная система HiQ призвана ускорить развитие технологий квантовых вычислений. Платформа включает симулятор квантовых вычислений и среду квантового программирования на симуляторе.

Система HiQ способна моделировать квантовые схемы как минимум с 42 квантовыми битами (кубитами) при полном моделировании и как минимум с 81 квантовым битом при одноамплитудном моделировании.

Платформа HiQ обладает распределённой архитектурой и алгоритмическим оптимизатором для преодоления барьеров, связанных с объёмом памяти и задержками передачи в сети.

Появление HiQ — это первый шаг Huawei в направлении исследований и разработок в области квантовых вычислений. «Huawei сделала важный шаг вперёд в разработке новых технологий в области квантовых вычислений. Мы продолжим развивать это направление, при этом платформа Huawei HiQ будет находиться в открытом доступе», — заявляет компания. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/977138
Система Orphus