Область практического применения квантовых компьютеров: мифы и суровая действительность

Они станут самой опасной угрозой для безопасности банковских данных по всему миру. На дешифровку зашифрованных традиционными методами данных с помощью RSA и ECC им понадобятся часы или даже минуты, на что традиционным компьютерам необходимы тысячи лет. Квантовые алгоритмы и особенно хорошо известный алгоритм Шора легко раскладывают (факторизуют) большие числа на простые множители и тем самым намного быстрее, чем на классическом компьютере, расшифровывают ключ или сообщение. Поскольку в конце прошлого года компания IBM анонсировала 433-кубитовые сверхпроводящие процессоры и системы Quantum System Two на их основе, китайский серийный компьютер номинально будет в шесть раз слабее американского. Это чисто условное сравнение, но примерно даёт понять степень отставания китайских разработчиков от их американских коллег. По мнению руководства Origin Quantum Computing, они отстают от IBM и западных разработчиков квантовых вычислительных платформ на 3–4 года.

• Например, компания IBM представила дорожную карту разработки квантовых компьютеров, в которой целью устанавливалось создание к 2023 году квантового компьютера мощностью в 1000 кубитов.
• Прежде всего, кубиты крайне нестабильны – даже незначительные внешние воздействия нарушают запутанность.
• Существующие платформы закладывают основы профессиональной программной инженерии квантовых конфигураций.
• Исследование опубликовано в журнале Quantum Science and Technology, кратко о нем сообщает Physics World.

Хрупкое квантовое состояние может нарушаться вмешательством любого, из достаточно большого набора внешних факторов, от которых отгородиться полностью не получается принципиально. Решением этой проблемы является квантовый код коррекции ошибок, основа которого – классический метод устранения ошибок, достаточно широко используемый в современной вычислительной технике. В квантовых вычислениях квантовый алгоритм – это алгоритм, который работает на реалистичной модели квантовых вычислений. Представляет собой последовательность унитарных операций (гейтов) с указанием, над какими именно кубитами их надо совершать. В рамках данной работы была смоделирована работа набора квантовых алгоритмов, описание некоторых из них приведено ниже.

Взлом криптографического алгоритма RSA с помощью квантового компьютера

Компания также разрабатывает программное обеспечение и инструменты для квантового программирования, такие как язык QUIL и среда IonQ Studio . IBM — один из лидеров в разработке и предоставлении доступа к универсальным квантовым компьютерам на основе сверхпроводящих кубитов. Компания имеет самый большой парк квантовых компьютеров, доступных через облачный сервис IBM Quantum Experience . Компания также разрабатывает программное обеспечение и инструменты для квантового программирования, такие как язык Qiskit и среда IBM Quantum Composer . Квантовые вычисления не универсальны, они не способны заменить традиционные компьютеры. «Информация обрабатывается хитро, мы пользуемся всем большим пространством состояний, чтобы ее переваривать, но наши возможности считать ее оттуда невелики.

Компания также разрабатывает программное обеспечение и инструменты для квантового программирования, такие как язык PennyLane и среда Xanadu Quantum Playground . IonQ — один из лидеров в разработке и предоставлении http://www.chemicals-el.ru/chemicals-236-1.html доступа к универсальным квантовым компьютерам на основе ионных кубитов. Компания имеет самый мощный коммерческий квантовый компьютер на 32 кубитах, доступный через облачный сервис IonQ Cloud .

Демонстрация действия гейта на кубит

Для борьбы с декогеренцией необходимо использовать специальные методы коррекции ошибок, которые увеличивают сложность и замедляют скорость вычислений. Поскольку квантовые технологии открывают новые горизонты возможностей для многих отраслей, в последние годы как государства, так и частный сектор проявляют к ним растущий интерес. Крупные технологические компании, такие как IBM, Google и Microsoft, вкладывают сотни миллионов долларов на исследования в сфере квантовых вычислений в погоне за «квантовым превосходством». Целям обеспечения безопасности может послужить использование квантовых технологий в сенсорах – в будущем предполагается, что квантовые датчики возможно будет использовать для обнаружения подводных лодок и летательных аппаратов.

После применения оракула необходимо использовать гейты Адамара на входных кубитах, а затем измерить их. В рамках данной работы была разработана программная модель квантовых вычислений. После изучения различных вариантов реализации вычислительной части программы было принято решение использовать язык программирования Python и библиотеку математических вычислений NumPy для ее разработки.

Toshiba привносит квантовые вычисления в обычные компьютеры

Из-за особенностей аппаратного стека создание и использование квантового компьютера обходятся весьма дорого, поэтому большинство доступных программных платформ основаны на облачных сервисах. При этом лишь немногие производители предлагают набор сервисов, достаточный для того, чтобы с их помощью можно было полноценно разрабатывать ПО. Кроме того, у каждого производителя имеются свои решения, архитектуры и зависимости между аппаратным и программным обеспечением. На рисунке представлены доступные на сегодня слои абстрагирования между различными функциональными уровнями.

Этого количества очень мало, чтобы представлять какую-то угрозу информационной безопасности. Раз уж мы заговорили про квантовые вычисления, было бы неплохо вспомнить машины, производящие эти самые вычисления. Как бы это ни было удивительно, они называются квантовыми компьютерами. При разработке квантовых компьютеров для коммерческого применения ученые сталкиваются с великим множеством проблем. Но как только они будут преодолены, переход на постквантовую криптографию потребует больше затрат, чем для решения проблемы 2000 года, а оно обошлось Соединенным Штатам и их предприятиям более чем в $100 млрд.

Какие задачи решают квантовые вычисления

Это может помочь в разработке новых лекарств, материалов и катализаторов. Квантовые компьютеры имеют потенциал применения в разных областях, таких как химия, биология, транспорт, медицина и криптография. Однако построение полноценного универсального квантового компьютера является сложной и дорогостоящей задачей, которая требует новых открытий и достижений в физике. Ученые Университета Инсбрука и Института квантовой оптики и квантовой информации недавно использовали программируемую квантовую систему для подобных манипуляций с моделями.

При этом состояние электронов в дефекте может быть использовано в качестве базисных состояний кубитов. Наиболее пригодны для квантовых вычислений азотные дефекты в алмазах, а также фосфорные дефекты в кремнии. Нестабильность и ошибки — квантовые состояния кубитов очень чувствительны к любым воздействиям извне, что может приводить к потере или изменению информации.