Квантовое моделирование на пути к первому квантовому компьютеру.


13 мая 2016

Квантовые технологии

Изображение. Источник: hi-news.

Илья Бетеров, кандидат физико-математических наук сотрудник лаборатории физики элементной базы квантовых вычислений и квантовых коммуникаций, в интервью для портала Лайф рассказал о современных квантовых компьютерах и квантовом моделировании.

Наиболее актуальным применением квантовых компьютеров на сегодняшний день является квантовое шифрование. Разложение чисел на простые множители является основой дешифрования всех современных кодов, а квантовые компьютеры способны решать эту задачу в миллиарды раз быстрее существующих вычислительных устройств, что в перспективе позволит им быстро определять коды шифрования существующих систем. В тоже время линии связи, защищенные квантовым шифрованием  невозможно прослушать, поскольку попытка перехвата сообщения приводит к изменению состояния фотонов, что легко заметит принимающая сторона и прекратит передачу данных или изменит код шифрования. Также при помощи квантовых компьютеров станет возможным реализовать алгоритмы для создания новых материалов и лекарств и т.д.

Исследования в области квантовых технологий и квантовых алгоритмов ведутся по всему миру. Уже существует коммерчески доступное устройство производящее квантовые вычисления, разработанное канадской компанией D-Wave. Тем не менее алгоритм его работы таков, что пока не позволяет решать некоторые из наиболее интересных задач, например, разложения чисел на простые множители. Илья Бетеров отметил в беседе с журналистом Лайф: "Есть точка зрения, что им [D-Wave] предстоит отказаться от архитектуры процессора, которую они выбрали с целью реализации своего адиабатического алгоритма, и вернуться к традиционной схеме квантовых вычислений, используя наработанный ими технологический задел".

По мнению Ильи, для России важно не столько сделать квантовый компьютер первыми, сколько внимательно следить за прогрессом в этой области, реализовывать отдельные его элементы и иметь достаточно специалистов, которые смогут в короткие сроки создать аналогичные системы, когда станет понятна их практическая польза. 

Квантовый компьютер D-Wave

Квантовый компьютер D-Wave. Источник: YouTube

В России работают над реализацией проекта "Создание технологии обработки информации на основе сверхпроводящих кубитов", что послужит базой для создания квантового компьютера. Работы по реализации квантовых вычислений ведутся также и в Новосибирске: в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН и в Новосибирском государственном университете. При этом создание квантовых симуляторов также важно, как и разработка квантовых технологий, поскольку они дают возможность при помощи простых физических систем моделировать сложные. Это позволит быстро находить интересные свойства у новых веществ и более подробно исследовать существующие. 

Квантовое моделирование может позволить разработать новые материалы не существовавшие ранее. Так, прорывом было открытие сверхпроводящих материалов, работающий при комнатной температуре, которые смогут применяться в устройствах квантовой памяти, биодиагностике на основе квантовых точек, суперконденсаторах на основе лазерно-индуцированного графена и т.д. Высокотемпературные сверхпроводники позволили бы передавать электрическую энергию без потерь, компактные диагностические устройства следили за нашим здоровьем, суперконденсаторы на порядок увеличили время автономной работы электронных устройств.

 

По материалам life.ru.