Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Ученые обнаружили новый способ хранения и передачи информации для квантовых компьютеров
27.01.2021

Ученые обнаружили новый способ хранения и передачи информации для квантовых компьютеров

Оценка: 0.0    639 5 Наука и Технологии
10:34

Команда научных сотрудников Центра компетенций НТИ по направлению «Технологии компонентов робототехники и мехатроники» на базе российского ИТ-вуза и университета Лафборо (Великобритания) исследовала динамику сетей кубитов, применила методы нелинейной динамики для анализа их активности, первой обнаружила гиперхаос и изучила возможности его управления. Благодаря этому квантовые компьютеры станут мощнее, а с ними человек получит новые технологии для информационной безопасности, создания лекарств, точных систем позиционирования и новых способов передвижения.

Александр Тормасов, советник Российского квантового центра, ректор Университета Иннополис: «Вычислительная мощность квантовых компьютеров напрямую зависит от количества кубитов: чем их больше, тем мощнее устройства. Управление гиперхаосом в квантовых объектах позволит работать с квантовыми устройствами большего размера. Потенциальные разработки в области квантовых систем дают возможность нам приблизиться к голубой мечте человечества — кардинально повысить вычислительную мощность, доступную людям, что даст возможность, например, рассчитать высокотемпературные сверхпроводники и использовать их в повседневной жизни или использовать для других новых, возможно еще не открытых, направлений или материалов».

Кубиты — биты в квантовой физике. Это частицы, которые могут находиться одновременно в двух разных состояниях между 0 и 1 — в суперпозиции. Раньше учёным было известно — в системах связанных кубитов могут наблюдаться колебания, но впервые удалось показать, что в таких системах возможен хаос и даже  гиперхаос. Гиперхаос — режим с двумя и более положительными ляпуновскими показателями, то есть направлениями в фазовом пространстве динамической системы с локальной неустойчивостью траекторий. 

Александр Храмов, руководитель Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис: «Проблема возможности возникновения хаоса в квантовых системах — одна из активно обсуждаемых специалистами в квантовой физике. Важным и до конца не ясным остается вопрос — как может возникнуть хаос в квантовой системе? Каковы механизмы и сценарии такого режима. Обсуждается и само понятие хаоса в квантовой системе в его классическом понимании, потому что уравнение Шредингера, описывающее такую систему, является линейным, что характеризует невозможность возникновения такой динамики в квантовой  системе. Всё большее внедрение современных квантовых технологий требует улучшения свойств квантовых элементов: совершенствования единичных квантовых элементов и масштабирования квантовых структур, увеличивая размеры цепочек или решеток кубитов, но этому может помешать неустойчивая динамика в сетях кубитов. Мы считаем, сейчас не хватает удобной теоретической базы, на основе которой станет понятно, как возникает сложная нелинейная динамика в сетях кубитов». 

Учёные Университета Иннополис и университета Лафборо теоретически изучили далекую от равновесия динамику цепочки взаимодействующих двухуровневых квантовых систем, являющихся моделями Ридберговских атомов, и обнаружили, что даже два связанных кубита могут демонстрировать хаотическое поведение. В системах с пятью или более элементами возникает явление, известное как гиперхаос — нерегулярное хаотическое поведение с большим числом положительных ляпуновских показателей. Статья об этом исследовании вышла в журнале Nature: Quantum Information.

Андрей Андреев, младший научный сотрудник Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис: «Данное исследование важно с той точки зрения, что кубиты являются перспективными объектами для использования в квантовых компьютерах, для хранения и передачи информации, а обнаруженное нами явление является паразитным для данных целей. Мы обнаружили параметры, при которых в системе реализуется гиперхаос, и методы его эффективного подавления».

Сложность управления гиперхаотическим явлением масштабируется с размером системы, пропорционально количеству элементов. Но исследователи показали, что гиперхаос может эффективно управляться периодической параметрической модуляцией поля накачки лазера, который переводит атомы в ридберговское состояние. Это очень просто реализовать на практике практически без существенного изменения экспериментальной парадигмы реализации подобных систем в охлаждаемых ловушках. 

Александр Храмов, руководитель Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис: «Наши результаты дают новое понимание динамики больших искусственных квантовых когерентных структур, которые будут важны для проектирования и управления квантовыми системами, основанными на ридберговских атомах или кубитах, и могут найти широкое применение в новых вычислительных системах, так называемых, квантовых компьютерах».


 
Источник:  https://www.popmech.ru/

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 5

-1  
kvantic 27.01.2021 11:42 [Материал]
Ну да, Андрей Андреев и Александр Храмов из Университета Иннополис !

А вот "наш", задержавшийся в России, Руслан Юнусов о квантовых компах и перспективах
"- А мы на каком месте с хвоста этой гонки?

- Ну, зачем так. В России есть программа, на которую выделено 24 миллиарда рублей. Через три года мы должны создать 100-кубитный прототип квантового компьютера, а также разработать софт и алгоритмы. Задача, конечно, грандиозная. Но выполнимая.

- Вы это серьезно?
- Абсолютно. Мы уже полным ходом работаем на всех четырех платформах - с атомами, охлажденными почти до абсолютного нуля, ионами, которые захватывают в ловушки лазеры, фотонами, со сверхпроводниками. Что в конце концов "выстрелит", на какой основе будет создан в будущем КК - в мире не знает никто.
Поэтому все работают по нескольким направлениям. Китайцы сильны в оптике и сверхпроводниках, американцы - в сверхпроводниках, атомах и ионах, европейцы в атомах и ионах. Наша задача - встать в число лидеров. Начать тоже что-то создавать первыми в области квантовых вычислений. И это нам по силам. Мозги-то в России еще остались, уверяю вас.

- Скажу так: в лоб тяжело, конечно, конкурировать. Например, Китай сейчас собирается потратить на очередной квантовый центр 11 миллиардов долларов. Германия, Япония, не говорю уж о США, тоже тратят гигантские суммы на развитие квантовых технологий. У нас экономика всего 2 процента от мировой, поэтому позволить себе суммы, как в Китае или США, мы просто не в состоянии. Однако программа по созданию КК у нас тоже запущена. Мы догоняем всех. Бежим за лидерами и стараемся не отстать от основной группы.

- Дыхалки хватит?

- Честно? Как создать 100-кубитный прототип квантового компьютера к 2024 году - мы понимаем. А вот как выйти в лидеры в этой области - пока нет.

- Канадская фирма D-Wave объявила недавно, что любой желающий может купить ее квантовый компьютер за 15 миллионов долларов. Может, вам стоит прицениться, надо же с чего-то начинать.

- Прицениваться не к чему (улыбается). Это опять-таки не компьютер, а симулятор. Хотя, не спорю, какие-то квантовые эффекты в его работе есть. Но о чем это говорит? Гонка ускоряется, и бежать нам надо, как у Высоцкого "Я на десять тыщ рванул, как на пятьсот..."

- Там следующая строчка "...и спекся".

- Мы резвые, с хорошей тренировкой. Сдюжим.
и всё.....ни дат, хотя бы примерных...ни-че-го.
источник:
https://clck.ru/Sycku
0  
Sintepon 27.01.2021 11:56 [Материал]
Цитата
В России есть программа, на которую выделено 24 миллиарда рублей. Через три года мы должны создать...

Через три года попросят еще 50 миллиардов biggrin
-1  
kvantic 27.01.2021 12:22 [Материал]
Точно!
Смотри:
Гугл создал прототип с 72-мя кубитами, а
"«Китайские ученые опубликовали статью в журнале Science, в которой говорится, что они создали действующий прототип квантового компьютера, превышающий своей производительностью в 10^14 (10 в 14 степени) раз существующие прототипы от Google и IBM."
Сколько там кубитов не пишут, но мне попадалась инфа, что 800!
А мы 3 года будем к 100-м ползти.
0  
Salto 27.01.2021 15:27 [Материал]
24 миллиарда рублей это всего 320 млн. долларов по сегодняшнему курсу. И это типа на 3 года для единственной лаборатории.
А "Китай сейчас собирается потратить НА ОЧЕРЕДНОЙ квантовый центр 11 миллиардов долларов!" То есть там уже вложено немеряно, и центр такой не один.
Грустно.
-1  
kvantic 27.01.2021 16:31 [Материал]
"Китайские исследователи запустили крупнейшую в мире сеть квантовой связи. Общая протяжённость линий связи составила 4600 километров. Сеть обслуживает более 150 организаций-пользователей по всей стране."
https://clck.ru/SywT3
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Вред веганской диеты для здоровья костей подтвердили
СообщениеТак в том то и дело что не все люди осозн (от anku)
Вред веганской диеты для здоровья костей подтвердили
Жизнь отравляет не учение, а разум. Противоречие м (от Prohvost)