Хабрахабр

О квантовых компьютерах: как разные страны развивают эту технологию

Говорим о том, кто уже использует квантовые вычисления в облаке и какие инициативы продвигают правительства стран для поддержки отрасли квантовых вычислений.


/ Flickr / Steve Jurvetson / CC BY / Фото отредактировано

Кто использует квантовые компьютеры в облаке

Свои квантовые компьютеры создают такие крупные организации, как Google, IBM, Intel и ряд небольших ИТ-компаний вроде D-Wave и стартапа Rigetti. Некоторые из них открывают доступ к своим решениям для университетов и исследовательских организаций. В этом им помогает облачная инфраструктура. К примеру, IBM и Alibaba открыли доступ к 20-кубитным и 11-кубитным компьютерам соответственно. Для работы с установками используются облачные платформы IBM Q и Alibaba Cloud. Цель этих инициатив — помочь инженерам в работе со сложными моделями машинного обучения и различными моделями реальных явлений: от климатических моделей до моделирования финансовых рынков.

Её клиенты получают доступ к квантовым вычислениям на минуту в месяц. Канадская компания D-Wave Systems тоже запустила свой облачный сервис. Речь идет о факторизации больших чисел и построении маршрутов — на подобные вычисления классические компьютеры тратят дни и недели. Кажется, что это немного, однако для выполнения ряда задач квантовой машине достаточно всего нескольких миллисекунд.

Например, Airbus использовала компьютеры на основе кубитов для создания новых самолётов — необходимые расчёты удалось закончить в четыре раза быстрее, чем на обычных вычислительных машинах. Несколько компаний уже применяют возможности системы D-Wave. Volkswagen обратилась к квантовым компьютерам для проработки алгоритмов управления беспилотными автомобилями.

Правительства многих стран начинают продвигать специальные финансовые инициативы и законы, направленные на развитие квантовой отрасли. Развитием и популяризацией квантовых вычислений занимаются не только ИТ-компании (например, IBM сформировали сообщество разработчиков ПО для квантовых компьютеров). О некоторых из них мы расскажем далее.

Квантовая инициатива в США

В середине декабря прошлого года Сенат США принял законопроект о создании программы National Quantum Initiative (NQI). Цель нового акта — поддержать компании и исследовательские институты, которые работают над созданием квантовых компьютеров и сетей. План NQI рассчитан на десять лет, а на его реализацию направят 1,2 млрд долларов.


/ Flickr / IBM Research / CC BY-NA

За это будет отвечать министерство энергетики США. В рамках проекта планируется построить от двух до пяти новых научных центров для исследования квантовых технологий. Также деньги направят на развитие образовательных программ для специалистов в области квантовых разработок. Оно же профинансирует исследования — каждому центру выделят по 25 млн долларов ежегодно. Национальный научный фонд США займется подготовкой специальной образовательной программы для студентов вузов.

Его сотрудники будут контролировать исследовательские программы и заниматься консультационными вопросами. Отвечать за реализацию задуманных проектов будет специально созданный орган — Национальное координационное квантовое управление (National Quantum Coordination Office).

Инициативы других стран

Программы по развитию отрасли квантовых компьютеров создали также в Евросоюзе, Китае и России. В Европе в 2016 году запустили инициативу Quantum Flagship. Правительство и страны-участники ЕС выделили миллиард евро на поддержку двадцати проектов в области квантовых вычислений. При этом деньги пойдут не только на создание компьютеров. Quantum Flagship включает направления теоретической физики и квантовой метрологии и связи.

Его цель — создать беспроводную сеть между квантовыми устройствами. Один из примеров финансируемых проектов — QMiCS от компании Oxford Instruments.

Задача первого — создать 50-кубитный квантовый компьютер на основе ионных ловушек, одного из самых распространенных и стабильных типов кубитов. Также финансирование получили два проекта компании Atos. На сегодняшний день удалось смоделировать лишь 60-кубитный компьютер. Цель второго проекта — симулировать работу системы из 500 квантовых битов.

В 2016 году в стране начали строить новую исследовательскую лабораторию — на это китайское правительство выделило около миллиарда долларов. Сфера квантовых вычислений развивается и в Китае. Научный центр начнет работать в 2020 году.

В 2016 году команда исследователей запустила на орбиту спутник, в котором каналы связи защищены при помощи квантового шифрования. Предыдущая финансовая поддержка правительства помогла китайским ученым достичь первых успехов в области квантовых вычислений. Эту технологию применяют и в наземных сетях: между Пекином и Шанхаем проложили квантовый канал связи длиной около 2000 километров.


/ Flickr / IBM Research / CC BY-ND

В феврале 2018 года несколько организаций — Фонд перспективных исследований, Внешэкономбанк, МГУ, АНО «Цифровая экономика» — создали квантовый консорциум, задача которого — разработать 50-кубитный компьютер к 2021 году. Квантовыми вычислениями занимаются и в России.

В 2017 году университет получил грант на создание центра квантовых технологий. МГУ был связан с квантовыми вычислениями и до этого. Этим направлением занимаются и в Университете ИТМО: на совместный проект вуза и телеком-компаний в 2017 году правительство выделило 160 млн рублей. Его цель — разработка системы квантового шифрования данных.

Перспективы финансовых проектов

Законопроект американского правительства поддержали в крупных ИТ-компаниях, например в Microsoft. По мнению представителей корпорации, поддержка правительства необходима для создания надежных многокубитных чипов, которые не допускают ошибок в вычислениях.

Чем больше кубитов содержит процессор, тем выше шанс, что они начнут влиять на работу друг друга, создавать помехи, — говорит Сергей Белкин, начальник отдела развития 1cloud.ru. «Эта задача — одна из самых важных в отрасли. И это мешает наращивать вычислительные мощности квантовых машин». — Достигнуть нулевого значения ошибок пока никому не удалось.

При этом государственное финансирование поможет организациям, которые не могут оплатить все необходимое для исследований квантовых технологий оборудование.

Ожидается, что скоро квантовая криптография начнёт интенсивно развиваться и в США. Благодаря поддержке правительства значительных успехов в области квантового шифрования добились китайские компании. Согласно прогнозам, новый американский закон ускорит разработку стандартов для алгоритмов квантового шифрования, и уже к 2024 году технологию могут начать внедрять в веб-сервисы.

Можно ожидать, что проекты, спонсируемые государственными институтами, со временем позволят построить масштабные квантовые сети и проектировать многоквантовые чипы. Правительственное финансирование поможет развивать квантовые технологии и в России.

О чем мы пишем в корпоративном блоге 1cloud:

Показать больше

Похожие публикации

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»