Решена проблема квантовых компьютеров

14.03.2015

Исследователи из корпорации Google вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре нашли решение одной из проблем, препятствующей появлению квантовых компьютеров, сообщает Wired.

В современных вычислительных системах все простые операции с данными проходят проверку на наличие ошибок. Эта процедура позволяет избежать последствий внешнего воздействия на систему и убедиться в правильности конечного результата.

Но если в современном ПК или на сервере такую проверку выполнить легко, в квантовой системе это невозможно стандартными методами, так как процедура измерения кубита (наименьшего элемента для хранения информации) изменит его состояние и сама по себе вызовет ошибку.

Чтобы избежать изменения состояния кубита во время измерения его состояния, исследователи добавили в квантовую систему дополнительные кубиты - четыре для пяти существующих. Этит четыре кубита выполняют только одну функцию - проверяют состояние других единиц хранения информации. Они делают это так, что состояние основных пяти кубитов не меняется.

Однако такое решение ведет к другой сложности, отмечает эксперт по квантовой механике из Института теоретической физики в Канаде "Периметр" Дэниель Готтесман (Daniel Gottesman). Он обращает внимание, в частности, на тот факт, что проверка на наличие ошибок в квантовой системе потребует значительного количества электрической энергии - в дополнение и без того немалых объемов, которые будет потреблять сам квантовый компьютер.

Квантовый процессор с пятью кубитами и четырьмя кубитами для проверки на наличие ошибок
Тем не менее, без проверки квантовая система будет лишена смысла, считают исследователи. "Чтобы создать практичный квантовый компьютер, придется решить проблему случайного изменения состояния кубитов, от этого никуда не деться, - заявил Остин Фаулер (Austin Fowler), один из участников проекта, инженер по квантовой электроники из Google.

Квантовый компьютер основан на таком понятии в квантовой механике, как суперпозиция, объясняют ученые. Суперпозиция - это явление, при котором физический объект, такой как атом или электрон (которые квантовый компьютер использует для хранения информации), находится одновременно в нескольких альтернативных с точки зрения классической механики состояниях". Ученые считают, что компьютеры, основанные на этом аспекте квантовой механики, в будущем будут работать в миллионы раз быстрее сегодняшних ЭВМ.

В сентябре 2014 г. Google объявила о намерении заняться самостоятельной разработкой, изготовлением и тестированием процессоров для квантовых систем. Для этого корпорация пригласила команду ученых во главе с Джоном Мартинесом (John Martinis) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Эта группа в апреле 2014 г. разработала простейший прототип квантового процессора, способного с высокой степенью надежности оперировать пятью кубитами. Достижение ученых было широко освещено в научной прессе, включая популярный журнал Nature, а руководитель группы получил Премию Фрица Лондона, которая присуждается за выдающийся вклад в области физики низких температур.

<< Назад: Беспроводной модуль для интернета вещей Microchip LoRa RN2483 14.03.2015

>> Вперед: Устройство Feelreal дополнит VR-шлемы генератором запаха 13.03.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Летающая электростанция S2000 07.03.2026

Развитие возобновляемой энергетики заставляет инженеров искать новые способы использования природных ресурсов. Одним из самых перспективных направлений остается ветровая энергия, однако традиционные наземные турбины имеют ряд ограничений. Их мощность зависит от условий у поверхности земли, а для установки таких установок требуется значительное пространство. Поэтому исследователи все чаще обращают внимание на более высокие слои атмосферы, где воздушные потоки значительно сильнее и стабильнее. Именно эту идею воплощает экспериментальная система S2000 - первая в мире летающая электростанция, предназначенная для выработки электроэнергии на большой высоте. Недавно в китайской провинции Сычуань был зафиксирован подъем необычного аппарата, внешне напоминающего дирижабль из научно-фантастических фильмов. На самом деле это высокотехнологичная энергетическая установка, способная улавливать энергию ветра примерно на высоте двух километров. Испытания проводились в городе Ибинь. Там инженеры ...>>

Газированная вода помогает поддерживать концентрацию геймеров 06.03.2026

Современный киберспорт требует от игроков не только быстрой реакции, но и способности долго сохранять высокий уровень концентрации. Во время продолжительных игровых сессий мозг испытывает значительную когнитивную нагрузку, что со временем приводит к утомлению и снижению точности принимаемых решений. Поэтому исследователи все чаще изучают способы поддержания внимания без использования сильных стимуляторов, таких как кофеин или сахар. Как выяснила команда ученызх в составе Шиона Такахаши, Ватара Косуги, Сейичи Мизуно и Такаши Мацуи, неожиданным помощником в поддержании концентрации может оказаться обычная несладкая газированная вода. Результаты их исследования показали, что сильно карбонизированная вода способна помогать геймерам сохранять ментальный фокус во время длительных игровых сессий. Примерно через три часа непрерывной игры у многих участников начинает проявляться так называемая когнитивная усталость. Она выражается в замедлении реакции, снижении точности решений и общем ос ...>>

Случайная новость из Архива Доказано третье измерение времени 06.07.2025 Представление о времени как линейной и однородной величине, движущейся в одном направлении, долгое время оставалось незыблемым в научной картине мира. Однако развитие квантовой физики все чаще ставит под сомнение привычные концепции. Недавнее исследование физиков из Гарвардского университета предполагает, что время может быть не одномерным, а гораздо более сложным явлением - с возможным существованием третьего временного измерения. Речь не идет о третьем времени как о чем-то, что можно наблюдать напрямую. Оно не проявляется как независимая временная ось, подобная пространственным координатам, а существует как математическая характеристика сложных квантовых систем. Ученые создали с помощью лазеров уникальную конфигурацию, при которой частицы начинают вести себя так, как если бы они перемещались сразу в трех временных измерениях. Это поведение зафиксировано в экспериментах, моделирующих особые квантовые состояния материи. Интересно, что новая концепция не просто теоретическая. Благодаря дополнительной временной степени свободы, исследователи надеются получить новые возможности в области квантовых вычислений и обработки информации. В этом контексте третье измерение времени становится не абстрактным понятием, а практическим инструментом, способным радикально повлиять на развитие передовых технологий. Создание таких квантовых состояний потребовало точной настройки лазеров и глубокой математической проработки. В результате получилась система, в которой поведение частиц больше не укладывается в рамки привычного трехмерного пространства и линейного времени. Это может означать, что фундаментальные физические законы, на которых базируются современные теории, нуждаются в пересмотре и расширении. Идея о множественности временных измерений не нова - она рассматривалась в ряде теоретических моделей, таких как теория струн или мультиверсы. Однако до сих пор она оставалась в области гипотез. Теперь же, благодаря экспериментальным данным, предположения о дополнительной временной координате получили материальное подтверждение на уровне квантовой механики. Гооворить о непосредственном применении этого открытия в технологиях еще рано. Однако сам факт его существования уже открывает путь к построению новых моделей реальности, способных объединить квантовую механику и теорию относительности, - двух направлений, до сих пор плохо согласующихся между собой.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026