Авторы новой работы продемонстрировали принципиальную возможность квантового распределения ключа между летящим самолетом и наземной станцией. Для приема и передачи сигнальных фотонов физики использовали пару моторизированных телескопов. Приемник был установлен на самолете «Твин оттер», облетавшем наземную станцию по дуге или по прямой линии на высоте 1,6 километра. Номинальные расстояния между источником и приемником колебались от 3 до 10 километров. В установке были предприняты методы защиты от простейших атак, в том числе, «Троянских коней».

В здравоохранении квантовые облачные вычисления потенциально могут анализировать большие объемы данных пациентов, чтобы найти наиболее эффективные методы лечения конкретных заболеваний. Вопреки распространенному, но ошибочному мнению, что квантовые вычисления могут решать сложные проблемы, параллельно пробуя каждую возможную конфигурацию проблемы, квантовые компьютеры используют запутанность кубитов для изучения вероятностей. Затем они выполняют алгоритм, чтобы увеличить шансы найти наилучший возможный ответ. Таким образом, весьма возможно, что в перспективе квантовые компьютеры будут изготавливаться с использованием традиционных методов микроэлектронной технологии и содержать множество управляющих электродов, напоминая современный микропроцессор. Для того чтобы снизить уровень шумов, критически важный для нормальной работы квантового компьютера, первые модели, по всей видимости, придется охлаждать жидким гелием. Вероятно, первые квантовые компьютеры будут громоздкими и дорогими устройствами, не умещающимися на письменном столе и обслуживаемыми большим штатом системных программистов и наладчиков оборудования в белых халатах.

Запуск в Британии первой в мире коммерческой квантовой сети

В ней будет рассматриваться физическая реализация квантовых вычислений на оптической физической платформе. Будут продемонстрированы (с примерами кода) протоколы квантовой криптографии и квантовой телепортации. Сегодня в России работают прототипы квантовых компьютеров с 2-10 кубитами и квантовые симуляторы с кубитами. Отечественные компьютеры способны демонстрировать простейшие алгоритмы, решать задачи моделирования простейших молекул. Эти мощности соответствуют уровню развития квантовых вычислений QTRL-4 (метрика зрелости технологий квантовых вычислений, наивысшим уровнем в ней считается QTRL-9).

Все мы привыкли к булевой логике – это база, основа классических вычислений. Булева логика описывает логические операции и выражения, которые могут быть применены к бинарным (двоичным) значениям 0 и 1. Для нас эта логика очень проста для понимания, ведь 0 или 1 можно сопоставить с отсутствием или наличием чего-то. В классических компьютерах отсутствие заряда принимается за 0, а его наличие – за 1.

Долгожданный прорыв: квантовые вычисления стали более надежными

Несколько квантовых обобщений конечного автомата и автомата с магазинной памятью были введены в конце 1990-х . Эти определения квантового автомата в основном отличаются там, где позволяются квантовые измерения. Например, https://xcritical.com/ квантовый автомат, упомянутый в , можно обследовать только после того, как все символы ввода были прочтены, в то время как квантовый автомат, упомянутый в , можно обследовать после прочтения каждого символа.

Возвращаясь к работе команды физиков МФТИ, уточним, что она провела цикл экспериментов с моделью гибридного классификатора, работу которой ускорил квантовый симулятор. Симулятор же представлял собой цепочку из нескольких сверхпроводящих кубитов. Модель была обучена решать задачи классификации и распознавания изображений. В частности, решались задачи чётности, обнаружения меток рака молочной железы («есть/нет») и типологии различных вин (многозначная классификация по десятку параметров). Помимо этого, было продемонстрировано решение задачи распознавания рукописных изображений цифр.

Квантовые технологии

Если вы посмотрите на английский термин (англ. quantum computing), то обнаружите, что квантовый компьютер по сути и есть будущий продукт тех самых загадочных квантовых вычислений. В целом квантовые вычислительные системы разделяются на два основных класса — квантовые компьютеры и квантовые симуляторы. Задача о разложении чисел на простые множители действительно легко решается на квантовом компьютере через тот же алгоритм Шора, и это может быть опасно для того же биткоина. Но если мы перейдем на квантовый компьютер, появится другая система шифрования, которая решит проблему. Например, можно использовать шифр, который будет основан не на разложении чисел на простые множители, а на более сложных задачах. Реальному созданию квантовых компьютеров препятствовала, по существу, единственная серьезная проблема – ошибки, или помехи.

В целом работа посвящена передаче квантовой информации по оптическим каналам связи, но может быть расширена до исследования других методов работы с квантовой информацией. Как и с памятью 3D NAND, дополнительные состояния кудитов позволяют плотнее кодировать данные в физических носителях, а это прямая возможность реализовывать всё более сложные и комплексные квантовые алгоритмы без усложнения вычислительной архитектуры. Это ведёт к возрастанию мощности квантового процессора «на ровном месте» со значительным ускорением выполнения операций. Так, один куквинт заменяет два классических двухкубитовых вентиля и один вспомогательный уровень, что было показано в работе на примере запуска квантового алгоритма Гровера для поиска по неупорядоченной базе данных. «Оптимизация имеет решающее значение для достижения целей устойчивого развития авиации, — отмечает Airbus, — Мы рады изучить возможности IonQ, чтобы использовать потенциал квантовых вычислений для достижения этих целей».

Квантовый компьютер

Ученые объяснили, что, для формирования ключей шифрования протокол использует квантовые сети, которые практически исключают проникновение. 23 декабря 2022 года обнародованы результаты исследования китайских учёных, говорящие о том, что RSA-ключи инвестиции в квантовые технологии шифрования взломаны с помощью |квантовых компьютеров. Одной из задач перебора является факторизация чисел, т.е их разложение на простые множители. С ростом разлагаемого числа экспоненциально растет время, необходимое для его факторизации.

• Однако эти базовые состояния не исчерпывают всех возможных значений квантового регистра (в отличие от классического), поскольку существуют еще и состояния суперпозиции, задаваемые комплексными амплитудами, связанными условием нормировки.
• Решение поистине универсальное и позволит избежать проблем специалистам в процессе создания гибридных вычислителей.
• Квантовые свойства системы в частности могут быть эффективно использованы в решении задач с перебором.
• Утверждается, что система предоставляет революционно архитектуру для исследователей, работающими с гибридными вычислениями с низкой задержкой.

Одним из удачных примеров, используемых в литературе для визуализации квантовой суперпозиции кубита, является брошенная с самолета на большой высоте монетка. Пока монета, вращаясь, падает вниз, нельзя сказать, в каком состоянии она находится в данный момент – орёл или решка. В этом смысле монета для наблюдателя, ожидающего её на земле, находится по отношению к нему в промежуточном состоянии, то есть в суперпозиции между орлом и решкой. Результат будет точно известен только тогда, когда монетка упадёт на землю. Можно попытаться составить уравнение, описывающее полёт монетки, с учётом законов классической физики, изменения скорости вращения монетки с высотой, сопротивления воздуха на разных высотах плюс наложения случайных факторов типа дождя, бокового ветра и т.д. Существует третий вариант – попытаться смоделировать процесс падения монетки в лабораторных условиях, используя некий физический процесс.

Квантовый интернет

На новом этапе команда начала работу над тестированием нового класса вариационных квантовых алгоритмов, которые представляют большой интерес для прототипирования прикладных задач из области химии, оптимизации и машинного обучения. О готовности предоставить платформу в открытый доступ пока не сообщается. Не секрет, что квантовые вычисления крайне зависимы от состояния среды.

Между землей и самолетом впервые наладили квантовую связь

При этом размеры самого квантового чипа достаточно небольшие и сопоставимы с размерами ногтя большого пальца. Во-первых, наши кубиты сильно подвержены внешним факторам, из-за чего вся система очень нестабильна. Во-вторых, на 2023 год IBM запланировали создать систему с 1121 кубитами. Этого количества очень мало, чтобы представлять какую-то угрозу информационной безопасности. Мы можем посмотреть на первую лампу, увидеть, что она горит и включить вторую лампу. Когда мы захотим “посмотреть” на кубит, мы разрушим его суперпозицию, и его былое состояние навсегда исчезнет.