Программируя Вселенную: зачем создавать квантовый компьютер. Вопрос науки. Семихатов – Семериков

Программируя Вселенную: зачем создавать квантовый компьютер. Вопрос науки. Семихатов – Семериков

00:00 Введение в квантовые компьютеры

• Квантовый компьютер работает как квантовый компьютер, выполняя сложные линейные алгебраические операции.
• Эти операции могут помочь в взломе шифров и решении задач логистики и оптимизации.
• Вопрос о появлении квантового искусственного интеллекта остается открытым.

00:48 Интервью с Ильей Семерряковым

• Илья Семерряков, кандидат физико-математических наук, рассказывает о создании квантового компьютера.
• Квантовый компьютер уже работает и выполняет квантовые алгоритмы, такие как разложение числа на простые множители.
• Однако, требования для создания квантового компьютера, способного на радикальное превосходство, остаются высокими.

03:10 Описание квантового компьютера

• Квантовый компьютер состоит из десяти кубит, эквивалентных двадцати убитам.
• Он выглядит как оптический стол длиной три метра и шириной полтора метра, заполненный лазерами и вакуумными камерами.
• Ионы тербия подвешены в электромагнитной ловушке в высоком вакууме и охлаждены до температуры менее милликельвина.

04:26 Управление ионами

• Ионы живут в ловушке до недели, и один из десяти ионов теряется каждую неделю.
• Электромагнитные ловушки имеют большую глубину, что затрудняет выход ионов.
• Ионы могут вступать в химические реакции, но это можно контролировать.

06:14 Кудиты и гейты

• Кудиты — это многоуровневые квантовые системы, используемые для выполнения сложных алгоритмов.
• Гейты — это шаги по исполнению квантового алгоритма, которые могут быть реализованы за меньшее число шагов с использованием кудитов.
• Многоуровневые системы могут помогать реализовывать алгоритмы за меньшее число шагов.

08:21 Лазеры и точность

• Лазеры используются для точного управления ионами, что позволяет проводить однокубитные и двухкубитные операции.
• Точность лазеров позволяет проводить операции с высокой точностью, что важно для квантовых алгоритмов.
• Двухкубитные операции могут быть проведены между любой парой ионов за одно действие.

10:49 Измерение и статистика

• Квантовое состояние ионов измеряется и проецируется на вектор состояния.
• Измерение квантовой системы дает случайный результат, но с высокой вероятностью правильного ответа.
• Статистика позволяет определить границы, выше которых считается один результат, а ниже — другой.

12:26 Ограничения и перспективы

• В ловушку можно поймать до 200 ионов, но для проведения двухкубитных операций требуется раскачивать ионы.
• Ку

13:16 Раскачивание ионов

• Ионы раскачиваются в пространстве, что позволяет им обмениваться информацией.
• Лазерные импульсы управляют динамикой ионов, чтобы они не меняли свои внешние состояния.
• Ионные системы чувствительны к малым параметрам, что делает их непредсказуемыми.

14:22 Преимущества и недостатки ионных систем

• Ионные системы живут бесконечно долго и имеют высокое качество одно- и двухкубитных операций.
• Время когерентности ионов может достигать одного часа.
• Ионные цепочки длиной более 20-30 ионов сложны для работы, но можно использовать две цепочки по 20 ионов каждая.

15:53 Управление ионами

• Ионы можно перемещать с помощью электрических полей.
• Это позволяет точно фокусировать ионы для проведения операций.
• Квантовое состояние первой и второй цепочки сохраняется после операции.

16:42 Конкуренция и метрики

• В мире есть несколько групп, которые умеют делать то, что описано.
• Конкуренция сильна, и метрики систем измерения сложны.
• Важно создавать чистые состояния системы и проводить качественные двухкубитные операции.

18:05 Квантовый объем

• Квантовый объем измеряет размерность пространства, в котором можно проводить операции.
• Рекордный квантовый объем на ионах составляет два в девятнадцатой степени.
• В сверхпроводящих компьютерах рекордный результат - два в девятой степени.

19:10 Ошибки и коррекция

• Ошибки можно корректировать, но это только начинается.
• Точность двухкубитных операций падает с увеличением числа кубит.
• Ошибки накапливаются, что может привести к неверным результатам.

20:45 Будущее ионных систем

• Ионы будут лучшим решением до десятков тысяч кубит.
• После этого начнутся проблемы с геометрией и эффективностью.
• Спиновые кубиты могут стать альтернативой для больших систем.

21:45 Спиновые кубиты

• Спиновые кубиты работают с одиночными спинами электронов или дырок.
• Они маленькие, быстрые и могут производиться по современной технологии.
• Предел роста систем - десятки тысяч физических кубит.

23:30 Применение квантовых систем

• Квантовые системы могут решать сложные задачи, такие как моделирование химических веществ и машинное обучение.
• Современные системы машинного обучения ограничены контекстуальностью.
• Квантовые системы априори контекстуаль