Квантовые вычисления часто появляются в новостях, но на этот раз калифорнийский стартап D-Wave Quantum Inc сделал большой шаг вперед. Компания использовала квантовый компьютер для решения сложной задачи, на решение которой даже самому мощному суперкомпьютеру в мире потребовался бы миллион лет. Демонстрация может ознаменовать начало новой эры в науке и технологиях.
Магнитные материалы и их сложность
В отличие от традиционных компьютеров, которые используют биты для хранения и обработки информации в виде нулей и единиц, квантовые вычисления основаны на кубитах. Эти единицы информации вытекают из принципов квантовой механики и могут существовать в нескольких состояниях одновременно благодаря явлению, называемому суперпозицией. Это позволяет квантовым компьютерам выполнять более сложные вычисления и быстрее, чем обычные компьютеры.
Давайте в качестве примера возьмем особенно сложную задачу: программируемое спиновое стекло. Эти магнитные материалы чрезвычайно сложны и могут использоваться в самых разных областях, включая полупроводники, датчики и даже разработку лекарств. Взаимодействие между частицами в этих материалах происходит в микроскопических масштабах, и его практически невозможно смоделировать с помощью обычных компьютеров. Даже самые мощные современные компьютеры, суперкомпьютеры, испытывают трудности с проведением эффективного моделирования.
Обратите внимание: США делают ставку на квантовые компьютеры.
Однако квантовые компьютеры могут это изменить.Квантовое решение: компьютер D-Wave
Вот тут-то и появляется компьютер D-Wave — прототип квантового отжигателя, который использует квантовую механику для поиска оптимальных решений сложных задач. Принцип квантового отжига довольно прост: компьютер сначала накладывает все возможные решения (т.е в состоянии с высокой энергией), а затем медленно изменяет параметры системы, чтобы найти наиболее стабильное и оптимальное решение, которым является состояние с низкой энергией.
Применив этот подход к задаче программируемого спинового стекла, команда D-Wave смогла получить результаты всего за несколько минут. Этот прорыв впечатляет по сравнению с суперкомпьютером Frontier в Окриджской национальной лаборатории (ORNL), которому потребовался бы миллион лет для решения той же проблемы.
Квантовое превосходство: поворотный момент в вычислениях
Этот момент также знаменует собой важную веху в стремлении к квантовому превосходству, которое подразумевает способность квантового компьютера решать конкретную задачу быстрее, чем классический компьютер. Хотя предыдущие демонстрации квантового превосходства часто ограничивались теоретическими экспериментами или расчетами без практического применения, это достижение знаменует собой настоящий поворотный момент. Исследователи D-Wave продемонстрировали, что квантовые компьютеры могут решать полезные, актуальные и очень сложные задачи, которые немыслимы даже с помощью самых мощных суперкомпьютеров.
Потенциальные приложения: неограниченные горизонты
Прорыв был опубликован в журнале , что может открыть путь к невероятным приложениям во многих областях. Например, в медицине квантовые вычисления могут помочь ускорить открытие новых лекарств за счет быстрого моделирования поведения сложных молекул. В области материаловедения понимание квантовых взаимодействий между магнитными материалами может привести к революционным открытиям в области полупроводников, двигателей и даже аккумуляторов.
Однако последствия выходят далеко за рамки этого. Квантовые вычисления потенциально могут помочь решить некоторые из самых острых мировых проблем, таких как изменение климата, путем оптимизации энергетических систем или моделирования сложных климатических явлений. Мы также можем увидеть прогресс в таких областях, как искусственный интеллект, криптография и даже оптимизация цепочек поставок.
Читайте все последние новости технологий на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Квантовые вычисления регулярно попадают в новости, но на этот раз калифорнийский стартап D-Wave Quantum Inc сделал гигантский шаг вперед.