цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Квантовая гонка: современное состояние квантовых технологий

Квантовая гонка: современное состояние квантовых технологий

Автор: Mike(admin) от 1-08-2018, 06:15

Каково будущее квантовых компьютеров


В космической гонке «холодной войны» США и Россия разработали широкий спектр аэрокосмических технологий. Но вскоре начнется новая гонка, в основном среди корпораций, и победитель получит невообразимую мощь в области квантовых вычислений.


Квантовая гонка: современное состояние квантовых технологий

Сверхбезопасность


За последние 30 лет компьютерные вычисления привели к появлению многих ключевых технологий, и, самое главное, Интернета, который оказал огромное влияние на мировую экономику. Доступ к банкам можно осуществлять удаленно, покупки можно делать с помощью телефона, а акциями можно торговать одним нажатием кнопки.


Но отправка сообщений для выполнения таких задач должна быть зашифрована, чтобы злоумышленники не получали конфиденциальную информацию. В результате было разработано множество различных форм криптографии для шифрования сообщений, которые потребовали бы миллиарды лет для атаки с компьютера. Простые числа являются ключевыми для современных криптографических систем из-за их сложности в вычислении, и поэтому простые числа весьма эффективны в этом плане (нет общей формулы для прогнозирования простых чисел).


Хотя в вычислениях всегда были уязвимости, мы собираемся войти в новую эру борьбы с криптографическими угрозами. Практические квантовые компьютеры очень близки к реальности. Квантовые компьютеры, в отличие от традиционных компьютеров, используют квантовые эффекты для выполнения вычислений на квантовых состояниях, которые могут выполнять несколько расчетов одновременно. Фактически, только 30 кубитов могут выполнять 1 миллиард вычислений одновременно. Благодаря возможности выполнять такие вычисления квантовые компьютеры могли бы тривиально решать современные криптографические задачи, отчасти потому, что найти очень большие простые числа было бы им намного проще.


Квантовые компьютеры уже существуют, но они еще не являются практическими машинами – каждый использует относительно небольшое количество кубитов, и они в основном предназначены для научных исследований. Но когда квантовые компьютеры станут все более распространенными, акцент на безопасность на квантовом уровне будет иметь первостепенное значение. Вот почему началась гонка среди корпораций по созданию практических квантовых компьютеров (и мер безопасности против них).


Программирование квантовых компьютеров


Несмотря на то, что современные квантовые компьютерные системы еще не практичны, многие уже пытаются решить вопрос о том, как правильно их программировать. Традиционные компьютеры (основанные на старом проверенном двоичном формате), являются линейными системами и запускают инструкции одну за другой, что упрощает их создание и последующее программирование. Однако квантовый компьютер является скорее математической машиной, в которой сложные квантовые алгоритмы конфигурируются с использованием квантовых затворов, а затем квантовые данные подаются в систему n количество раз, чтобы получить результат.


Тем не менее, технические компании начали думать о том, как можно использовать квантовые компьютеры. Новый язык компании Microsoft под названием Q#, представляет собой квантовый компьютерный язык, предназначенный для работы на классических компьютерах, чтобы пользователи могли разрабатывать квантовые проекты в среде Visual Studio. Microsoft также выпустила четыре учебника под названием «Katas», в которых рассказывается об основах квантовых вычислений. В каждом учебнике приведены примеры и результаты, которые позволяют пользователю проверять свои квантовые программы, чтобы убедиться, что они верны. Четыре учебника охватывают основные квантовые затворы, суперпозицию, измерения и алгоритм Deutsch-Jozsa.


Microsoft Q#

Между тем Google недавно анонсировал Cirq, платформу с открытым исходным кодом для разработки квантовых алгоритмов и программ на компьютерах NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum). Хотя в настоящее время разработанные квантовые алгоритмы не работают на реальном квантовом компьютере, они обеспечивают основу для разработки. Как и Q#, Cirq может быть загружен через GitHub, и он закодирован в Python, что позволяет разрабатывать квантовые алгоритмы на большинстве платформ.


Google Cirq

Cirq позволяет создавать квантовые схемы и затворы, моделируя молекулы и свойства материалов, но, поскольку они являются имитациями, выполнение больших квантовых вычислений невозможно (что означает, что системы безопасности теоретически безопасны на данный момент).


Инкубатор для квантового развития


IBM, одна из компаний на квантовых фронтах, создала сеть под названием «IBM Q Network». Ее основная цель – объединить ведущие компании, чтобы помочь продвинуть границы технологий квантовых вычислений и исследовать практические приложения для бизнеса и науки. По их собственным словам, целью программы является «исключить хайповость и сосредоточиться на современном состоянии квантовых вычислений и на том, как организации и разработчики могут подготовиться к будущему».


Кто из компаний участвует в этой программе, и откуда они? Немногие исследования показывают, что они являются компаниями, расположенными преимущественно на западе США, такими как Zapta Computing (Кембридж), Strangeworks (Остин) и QC Ware (Пало Альто).


Заключение


Эпоха квантовых вычислений приближается. Когда появятся практические квантовые компьютеры, существующие криптографические методы не смогут защитить конфиденциальные данные.


Но кто первым получит технологию? Будет ли новая мощь использоваться для задач банков и фондового рынка? Или она будет использоваться для немедленного создания новых криптографических решений? Реальность, вероятно, является комбинацией этих вариантов, и новые возможности могут быть использованы для добра и зла.




© digitrode.ru


Теги: квантовый компьютер




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий