քվանտային համակարգիչներ

  • Չորրորդ չափման հաքերային հարձակումը. բացասական ժամանակը և ժամացույցների հետընթաց շարժումը փոխում են իրականությունը

    Չորրորդ չափման հաքերային հարձակումը. բացասական ժամանակը և ժամացույցների հետընթաց շարժումը փոխում են իրականությունը

    Հետազոտողների միջազգային թիմը իրական հեղափոխություն է կատարել ֆիզիկական իրականության մեր ընկալման մեջ՝ փորձարարականորեն հաստատելով այսպես կոչված բացասական ժամանակի գոյության հնարավորությունը։.

    «Կոմսոմոլսկայա պրավդա» թերթը հաղորդում է մի եզակի փորձի մասին, որի ընթացքում գիտնականները դիտարկել են պարադոքսալ իրավիճակ, որտեղ հետևանքն իրականում գերազանցում է իր պատճառին: Նմանատիպ անոմալիաներ գրանցվել են դեռևս 1993 թվականին, սակայն այդ ժամանակ արդյունքները վերագրվել են չափման սխալներին կամ այն ​​​​փաստին, որ գիտնականները «ինչ-որ բան սխալ են հասկացել»: Այնուամենայնիվ, Տորոնտոյի համալսարանի դոկտոր Էֆրաիմ Ստեյնբերգը երեք տասնամյակ նվիրել է այս հետևանքի իրականությունը ապացուցելուն՝ նախագծելով գերճշգրիտ սարքեր և ներգրավելով առաջատար տեսաբանների՝ ցանկացած պատահական սխալ բացառող փորձ մշակելու համար:

    Ռուբիդիումի մառախուղի գաղտնիքը

    Իրենց համարձակ վարկածը հաստատելու համար ֆիզիկոսները ստեղծեցին հատուկ միջավայր, որը բաղկացած էր պարբերական աղյուսակի երեսունյոթերորդ տարրի՝ ռուբիդիումի ատոմների ամպից, որը գտնվում էր չափազանց անկայուն հավասարակշռության վիճակում: Հատուկ կարգավորված լույսի ճառագայթը, որը գործում էր որպես նուրբ լուսարձակ, թափանցում էր այս «ատոմային մշուշը»՝ ֆոտոնային էներգիայով, որը ճշգրտորեն կարգավորված էր՝ կատարելապես ռեզոնանսելու ռուբիդիումի մասնիկների հետ: Այս սահմանային իրավիճակում ատոմները կարող էին կամ որսալ ֆոտոնը հետագա վերառիթմման համար, կամ այն ​​անցկացնել իրենց միջով: Վերլուծելով համակարգի վարքագիծը առանձին մասնիկների մակարդակով՝ ֆիզիկոսները հաստատեցին, որ հենց այս հատուկ «ատոմ-ֆոտոն» կապն է առաջացնում այն ​​էֆեկտը, որի դեպքում ֆոտոնները բացասական ժամանակ են անցկացնում ամպում՝ բառացիորեն դուրս գալով դրանից՝ նախքան մտնելը:.

    Ֆիզիկան ընդդեմ առողջ բանականության

    Միջին մարդու համար այս հայտնագործությունը հասկանալու դժվարությունը բխում է ատոմներն ու ֆոտոնները որպես պինդ գնդեր պատկերացնելու արմատացած սովորությունից, ինչպես դպրոցական դասագրքերում է։ Իրականում մասնիկները հավանականության բարդ ալիքներ են, որոնք գիտնականները բացատրում են շատ երկար օձի տեսողական անալոգիայի միջոցով, որի գլուխը կարող է ավարտել իր փոխազդեցությունը և դուրս գալ առարկայից, մինչդեռ պոչը դեռ մոտենում է դրան։ Հատկանշական է, որ տասնամյակներ առաջ ռուս աստղագետ Նիկոլայ Կոզիրևը ժամանակը դիտարկում էր որպես ֆիզիկական նյութ, որը կարող է ճառագայթվել, և առաջարկեց ժամանակի հայելու մեջ արտացոլված աշխարհների գոյությունը։ Չնայած հիմնական գիտությունը վաղուց մերժել է նրա հայեցակարգը, Ստեյնբերգի խմբի ներկայիս հաջողությունը ստիպում է նորովի նայել այն հնարավորությանը, որ անցյալից դեպի ապագա ժամանակի ծանոթ հոսքը համընդհանուր օրենք չէ ամբողջ տիեզերքի համար։.

    Կադր «Միջաստղային» ֆիլմից, որտեղ Քուփերը ժամանակի միջով ուղերձ է հղում։
    Կադր «Միջաստղային» ֆիլմից, որտեղ Քուփերը ժամանակի միջով ուղերձ է հղում։

    Քվանտային հաշվարկների ապագան

    Չնայած իրենց հայտնագործությունների սենսացիոն բնույթին, հետազոտողները շտապեցին պարզաբանել, որ լիարժեք ժամանակի մեքենա ստեղծելը ժամանակակից ֆիզիկայի շրջանակներում անհնար է մնում: Նոր հայտնագործությունը չի հերքում թերմոդինամիկայի օրենքները, այլ պարզապես ապացուցում է այնպիսի հասկացություններ, որոնք նախկինում կարող էին մնալ զուտ ենթադրական: Այնուամենայնիվ, փորձի գործնական արժեքը հսկայական է, քանի որ ժամանակի բացասական էֆեկտը կարող է օգնել քվանտային համակարգիչներին դառնալ աներևակայելի արագ: Ակնկալվում է, որ նման համակարգերը կկարողանան մի ակնթարթ ճանապարհորդել անցյալ՝ բարդ հաշվարկներ կատարելու և գրեթե անմիջապես օգտատիրոջը վերադառնալու ավարտուն արդյունքներով: Մինչդեռ քննադատները, ինչպիսին է Սաբինա Հոսենֆելդերը, սա անվանում են պարզապես բարդ պատրանք, շատ գիտնականներ կարծում են, որ մենք նոր ենք սկսում բացահայտել չորրորդ կոորդինատի իրական բնույթը:.

  • Քվանտային սխալներ. Ինչու են ապագայի համակարգիչները խափանվում

    Քվանտային սխալներ. Ինչու են ապագայի համակարգիչները խափանվում

    Քվանտային համակարգիչները տարիներ շարունակ գովազդվել են որպես ապագայի մեքենաներ։ Դրանց վերագրվում է ցանկացած կոդավորում կոտրելու, մոլեկուլներ մոդելավորելու և գիտական ​​հայտնագործությունները տասնամյակներով արագացնելու կարողությունը։ Սակայն կա մի խնդիր, որը վաղուց թաքցվել է։ Այս համակարգիչները գրեթե երբեք կայուն չեն։.

    Քվանտային հաշվարկները հիմնված են քուբիթների վրա՝ տարրերի, որոնք կարող են միաժամանակ գոյություն ունենալ բազմաթիվ վիճակներում: Սա է, որ քվանտային մեքենաները դարձնում է այդքան հզոր: Բայց նաև դրանք դարձնում է չափազանց փխրուն: Նույնիսկ ամենափոքր խանգարումը՝ ջերմությունը, տատանումները, էլեկտրամագնիսական աղմուկը, կարող են փչացնել հաշվարկը:.

    Հետևաբար, քվանտային արդյունաբերության մեջ այսօրվա հիմնական մրցավազքը արագության ավելացումը չէ, այլ հաշվարկների փլուզումը կանխելը։ Վերլուծական վերանայման համաձայն՝ սխալների ուղղումը դարձել է ամբողջ տեխնոլոգիայի հիմնական խոչընդոտը։.

    Ինչո՞ւ են քվանտային համակարգիչները սխալներ թույլ տալիս ավելի հաճախ, քան սովորական համակարգիչները։

    Սովորական համակարգիչը գործում է կանխատեսելիորեն։ Եթե այն սխալ է թույլ տալիս, դա գրեթե միշտ ծրագրային խնդիր է։ Քվանտային համակարգիչը սխալներ է թույլ տալիս այլ պատճառով։ Այն բառացիորեն գոյություն ունի հաշվարկների և քաոսի սահմանին։.

    Քուբիթը չի կարող պարզապես «դիպչել» կամ փորձարկվել՝ առանց դրա վիճակը խաթարելու։ Հաշվարկի ընթացքում քուբիթները պետք է մնան հատուկ, անկայուն վիճակում։ Որքան երկար է հաշվարկը և որքան շատ քուբիթներ են ներգրավված, այնքան բարձր է ձախողման հավանականությունը։.

    Ինժեներները արագ հասկացան, որ պարզ լուծում չկա։ Դուք չեք կարող պարզապես ավելացնել «սխալի ստուգում», ինչպես ավանդական համակարգերում։ Ցանկացած սխալի ստուգում ինքնին փոխում է քուբիթների վիճակը։ Այսպիսով, մշակողները սկսեցին ստեղծել բարդ սխեմաներ, որոնք տասնյակ ֆիզիկական քուբիթներ միավորում են մեկ տրամաբանական քուբիթում։ Այս տրամաբանական քուբիթն ավելի կայուն է, բայց մեծ գնով։ Երբեմն մեկ հուսալի քուբիթը պահանջում է մի քանի տասնյակ իրական քուբիթներ։ Ահա թե ինչու նույնիսկ այսօր ամենաառաջադեմ քվանտային համակարգիչները կատարում են շատ սահմանափակ առաջադրանքներ։ Նրանք չափազանց շատ ժամանակ են ծախսում խափանումներից խուսափելու վրա։.

    Ռոզետա քարը և ինժեներների տարօրինակ որոշումները

    2025 թվականին ավստրալիացի հետազոտողները առաջարկեցին մի մոտեցում, որը նրանք անվանեցին «քվանտային հաշվարկների Ռոզետայի քարը»։ Այս համեմատությունը պատահական չէ։ Ռոզետայի քարը մի ժամանակ հնարավորություն էր տալիս վերծանել հին տեքստերը։ Այստեղ գաղափարը նման է՝ բարդ քվանտային լեզուն թարգմանել ավելի կառավարելի ձևի։.

    Քուբիթների քանակը մեծացնելու փոխարեն, գիտնականները այլ մոտեցում որդեգրեցին։ Նրանք օգտագործեցին մեկ իոն, որը պահվում էր հատուկ թակարդում, և դրա տատանումները օգտագործեցին որպես տեղեկատվության կրիչ։ Մեկ օբյեկտ՝ բազմաթիվ վիճակներ։.

    Սա թույլ տվեց քվանտային տեղեկատվությունը կոդավորել ավելի կոմպակտ և ավելի քիչ սխալներով։ Կարևոր առավելությունն այն է, որ համակարգը գործում է սենյակային ջերմաստիճանում՝ առանց քվանտային համակարգերի մեծ մասի կողմից պահանջվող ծայրահեղ սառեցման։.

    Սակայն այս մոտեցումն ունի սահմանափակումներ։ Այն հարմար չէ բոլոր տեսակի խնդիրների համար և թույլ չի տալիս ստեղծել ունիվերսալ քվանտային համակարգիչ։ Այնուամենայնիվ, այն ցույց է տվել, որ կայունության ճանապարհը կարող է լինել ոչ թե մասշտաբի մեծացման, այլ ավելի բարդ ճարտարապետության միջոցով։.

    Կախարդանք առանց հեքիաթների. ինչպես են մաքրվում քվանտային վիճակները

    Քվանտային ֆիզիկայում կա մի տերմին, որը գրեթե աննշան է հնչում՝ «կախարդական վիճակներ»։ Սակայն այն ունի շատ կոնկրետ գաղափար։ Սրանք քվանտային կոնֆիգուրացիաներ են, որոնք չեն կարող արդյունավետորեն վերարտադրվել ավանդական համակարգիչներում։.

    Դրանք են, որոնք թույլ են տալիս քվանտային մեքենաներին անել այն, ինչ դասական մեքենաները չեն կարող: Խնդիրն այն է, որ նման վիճակները չափազանց անկայուն են: Դրանք առաջացնում են աղմուկ, քայքայվում և կորցնում են ճշգրտությունը:.

    Լուծումը կոչվում է թորում: Դա մի գործընթաց է, որը վերցնում է բազմաթիվ վատ, աղմկոտ վիճակներ և դրանք արդյունահանում է փոքր թվով շատ ավելի մաքուր վիճակների: Այն նման է սպիրտի թորմանը կամ ջրի մաքրմանը: 2025 թվականին հետազոտողները ցույց տվեցին, որ այս մաքրումը կարող է կիրառվել ոչ միայն առանձին ֆիզիկական տարրերի, այլև տրամաբանական քուբիթների վրա: Սա նշանակալի քայլ էր առաջ: Մշակողների խոսքով՝ սխալների մակարդակը հազար գործողությունից մեկից նվազել է մինչև միլիարդից մեկը: Քվանտային հաշվարկների համար սա գործնականում հեղափոխություն է:.

    Առաջընթացի գինը և հնարավորի սահմանները

    Սակայն այս կախարդանքը իր գինն ունի։ Մեկ կայուն կախարդական վիճակի հասնելու համար պետք է զոհաբերվեն շատ ուրիշներ։ Քվանտային համակարգչի ռեսուրսների զգալի մասը ծախսվում է ոչ թե խնդիրներ լուծելու, այլ ինքն իրեն պահպանելու վրա։.

    Իրականում, ժամանակակից քվանտային մեքենաները իրենց ժամանակի մեծ մասն անցկացնում են սեփական սխալները ուղղելով։ Սակայն դեռևս այլընտրանք չկա։ Առանց դրա նրանք չեն կարողանա անցնել լաբորատոր փորձերի սահմաններից այն կողմ։.

    Հետազոտողները համաձայն են, որ կախարդական վիճակները և դրանք մաքրելու մեթոդները կկազմեն ապագա քվանտային ճարտարապետությունների հիմքը, նույնիսկ եթե դրանք թանկ, բարդ և անարդյունավետ լինեն այսօրվա չափանիշներով։.

    Սակայն տեխնոլոգիայի պատմությունը ցույց է տալիս, որ հենց այս տարօրինակ և անփույթ որոշումներն են հաճախ դառնում առաջընթացների հիմք։.

    Քվանտային համակարգիչները դեռևս հեռու են առօրյա կյանքում կիրառվելուց։ Սակայն երկար ժամանակ անց առաջին անգամ պարզ դարձավ, որ իրական քվանտային գերակայության ուղին գոյություն ունի։ Եվ այն կայանում է ոչ թե արագության, այլ սխալների վերահսկման մեջ։.

  • IBM-ը ներկայացրեց իր առաջին մոդուլային քվանտային համակարգիչը։

    IBM-ը ներկայացրեց իր առաջին մոդուլային քվանտային համակարգիչը։

    Heron պրոցեսորը գործում է 133 քուբիթով և հաշվարկային գործընթացների ընթացքում հինգ անգամ ավելի քիչ սխալներ է առաջացնում՝ համեմատած նույն արտադրողի Eagle չիպի հետ։.

    Այսօր քվանտային պրոցեսորներն օգտագործվում են ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարության, Տոկիոյի համալսարանի (Ճապոնիա), ավստրալիական Q-CTRL ստարտափի և Քյոլնի համալսարանի (Գերմանիա) աշխատակիցների կողմից՝ գիտության այնպիսի ոլորտներում հետազոտություններ անցկացնելու համար, ինչպիսիք են քիմիան, ֆիզիկան, նյութագիտությունը և այլն։.

    Մոդուլային քվանտային համակարգչի առավելությունները ակնհայտ են։ Համակարգը նախագծված է այնպես, որ այն ժամանակի ընթացքում կարողանա ընդլայնվել նոր սարքավորումներով՝ պրոցեսորներով, սերվերներով և այլ բաղադրիչներով՝ իր տեխնիկական բնութագրերը բարելավելու համար։.

    Կարդացե՛ք աղբյուրը

  • Ռուսաստանում կստեղծվի քվանտային տեխնոլոգիաների ինստիտուտ։

    Ռուսաստանում կստեղծվի քվանտային տեխնոլոգիաների ինստիտուտ։

    NUST MISIS-ը հայտարարեց առանձին ինստիտուտի բացման մասին, որը կպատրաստի քվանտային տեխնոլոգիաների մասնագետներ:.

    MISiS-ը որոշել է ստեղծել առանձին կառույց՝ Ֆիզիկայի և քվանտային ճարտարագիտության ինստիտուտ՝ քվանտային ճարտարագիտության մասնագետներ պատրաստելու համար: Այս մասին հայտարարել է համալսարանի առաջին պրոռեկտոր Սերգեյ Սալիխովը՝ «Հաշվարկներ և հաղորդակցություն։ Քվանտային աշխարհ» ապագա տեխնոլոգիաների ֆորումում:.

    MISiS-ի առաջին պրոռեկտոր, Սերգեյ Սալիխով
    MISiS-ի առաջին պրոռեկտոր, Սերգեյ Սալիխով

    Սալիխովը ընդգծեց, որ սա համալսարանի համար բնական զարգացում է՝ սկսած ֆիզիկայի և քիմիայի ֆակուլտետից մինչև Ալեքսեյ Աբրիկոսովի անվան տեսական ֆիզիկայի ամբիոն և Ֆիզիկայի և քվանտային ճարտարագիտության նոր ինստիտուտ։.

    Սկզբում ինստիտուտը կլինի փոքր, և առաջիկա մի քանի տարիների ընթացքում այնտեղ կսովորի մոտ 400 ուսանող։ Առաջին պրոռեկտորի խոսքով՝ ինստիտուտի հիմնադրումը նախատեսվում է այս տարի կամ հաջորդ տարվա սկզբին։.

    MISiS-ը ակտիվորեն ներգրավված է քվանտային տեխնոլոգիաների ոլորտում ուսուցման և հետազոտությունների անցկացման գործում: Համալսարանում են գտնվում «Քվանտային հաղորդակցություններ» ազգային տեխնոլոգիական նախաձեռնության կոմպետենտության կենտրոնը և Քվանտային ճարտարագիտության հետազոտական ​​և կրթական կենտրոնը:.

    Կարդացե՛ք աղբյուրը

  • Google-ի քվանտային համակարգիչը ակնթարթորեն լուծեց մի խնդիր, որի լուծումը տևեց 47 տարի։

    Google-ի քվանտային համակարգիչը ակնթարթորեն լուծեց մի խնդիր, որի լուծումը տևեց 47 տարի։

    Google-ի քվանտային սուպերհամակարգիչը կարողացավ անմիջապես լուծել մի խնդիր, որի լուծման համար կպահանջվեր 47 տարի։ Սա ցույց է տալիս ընկերության «քվանտային գերակայության» նվաճումը, հաղորդում է The Telegraph-ը։.

    Google-ը հասել է «քվանտային գերակայության», հաղորդում է The Telegraph-ը՝ հղում անելով ընկերության հոդվածի նախնական տարբերակին։.

    Google-ի քվանտային սուպերհամակարգիչը կարողացավ անմիջապես լուծել մի հաշվողական խնդիր, որի լուծման համար աշխարհի ամենահզոր սուպերհամակարգիչ Frontier-ին կպահանջվեր 47 տարի։.

    Հրատարակությունը պարզաբանում է, որ Google-ի նոր սուպերհամակարգիչը 241 միլիոն անգամ ավելի հզոր է, քան նախորդը, որը ընկերությունը ներկայացրել էր 2019 թվականին: Google-ի առաջին սուպերհամակարգիչն ուներ 53 քուբիթ՝ ալգորիթմ, որը IBM սուպերհամակարգչին կպահանջվեր 10,000 տարի լուծելու համար, այն լուծվեց երեք րոպեից էլ պակաս ժամանակում:.

    Կարդացե՛ք աղբյուրը

  • NVIDIA գրաֆիկական քարտերը որոշ առաջադրանքներում ավելի արագ են, քան քվանտային համակարգիչները։

    NVIDIA գրաֆիկական քարտերը որոշ առաջադրանքներում ավելի արագ են, քան քվանտային համակարգիչները։

    Հաշվողական մեքենաների ասոցիացիայի ամսագրում հրապարակված վերջերս կատարված ուսումնասիրությունը ենթադրում է, որ քվանտային համակարգիչները մի շարք խնդիրներ լուծելու հարցում կարող են պակաս արդյունավետ լինել, քան ավանդական գրաֆիկական մշակման միավորները (GPU):.

    Գիտնականները եզրակացրել են, որ շատ ծրագրեր ավելի լավ կաշխատեն NVIDIA A100-ի վրա հիմնված դասական համակարգիչների վրա, նույնիսկ այն դեպքում, երբ քվանտային համակարգերը ստանան միլիոնավոր ֆիզիկական քուբիթներ։.

    Հետազոտության համաձայն՝ հիմնական խնդիրը ոչ թե խնդիրն է, այլ քվանտային համակարգիչների ճարտարապետությունը և որոշ խնդիրներ լուծելու համար անհրաժեշտ հսկայական քանակությամբ տվյալների մշակման անկարողությունը։.

    Սա նաև պայմանավորված է տվյալների մուտքագրման/ելքի խնդրով, նման այն խնդրին, որի առջև կանգնած էին ավանդական համակարգիչները մինչև արագ SSD-ների ի հայտ գալը։.

    Սա նշանակում է, որ դեղերի նախագծման կամ եղանակի և կլիմայի կանխատեսման նման խնդիրներն ավելի լավ կլուծվեն դասական համակարգերի վրա, մինչդեռ քիմիան և նյութագիտությունը հարմար են քվանտային համակարգիչների համար։.

    Կարդացե՛ք աղբյուրը