Рубрика «квантовые вычисления» - 8

В прошлом месяце Microsoft выпустила книгу “Future Visions” – антологию небольших историй, написанных некоторыми современными научными фантастами, основываясь на общении с исследователями Microsoft и посещения их лабораторий. Электронная версия книги доступна бесплатно на Amazon и других сайтах.

От ИИ и наук о данных до криптографии: исследователи Microsoft дают 16 предсказаний на 2016 год - 1

Сегодня мы рады предложить вам антологию другого рода. Это коллекция предсказаний от 16 лидеров и мыслителей внутри нашей технологической и исследовательской организации.

Про прошествии года с тех пор, как мы вошли в эпоху, названную Питером Ли (Peter Lee), корпоративным вице-президентом Microsoft Research NExT, новым Золотым веком технологических преимуществ, мы решили, что было бы полезным получить понимание не только того, что нас ждет в следующем году, но также и на горизонте 10 лет.

В Microsoft Research работает более 1000 ученых и инженеров, занимающихся самыми разными дисциплинами в сотрудничестве со множеством лабораторий по всему миру, поэтому этот список не может быть исчерпывающим, но мы надеемся, что вы сможете почерпнуть из него важные сведения.

2016 год – это своеобразная отчетная точка для исследовательского подразделения Microsoft. MSR будет праздновать 25-летний юбилей с момента основания Нейтаном Мирвольдом (Nathan Myhrvold) в 1991 году, который в своем 21-страничном документе, отправленном Биллу Гейтсу, доказывал, что Microsoft «необходимо инвестировать в будущее, больше занимаясь исследованиями и созданием технологий».

Эти инвестиции принесли значительные результаты, причем как для Microsoft, так и для индустрии и общества. Пожалуй, именно сейчас, когда Рафаэль Райф (Rafael Reif), президент MIT, говорит, что «мы оставляем слишком много инновационного кетчупа в бутылке», инвестиции компании в исследования важны как никогда раньше.
Читать полностью »

Поисковик считает, что машина D-Wave подтвердила свои принципы работы

Квантовый компьютер Google работает - 1Квантовые компьютеры — это вычислительные машины, которые работают на основе квантовых эффектов. Использование необычных свойств квантовой суперпозиции и квантовой запутанности может дать значительный скачок производительности. Она может вырасти на несколько порядков. Этот рост сулит обеспечить новые возможности во многих областях работы со знаниями: этот как системы искусственного интеллекта, так и симуляция различных процессов и прогнозирование.

Поэтому многие государственные исследовательские лаборатории и ИТ-гиганты проявляют к этой сфере пристальный интерес. К примеру, IBM и Microsoft работают над квантовыми вычислениями. Google тоже не отстаёт. В 2013 году поисковик купил квантовую машину у компании D-Wave. Этот канадский стартап представляет свой продукт как первый в мире коммерчески доступный квантовый компьютер. Проблема заключается в том, что учёные не были уверены, что чипы D-Wave действительно используют квантовые эффекты для выполнения вычислений. 8 декабря компания Google заявила, что подтверждение этому появилось.
Читать полностью »

В предыдущих статьях я кратко рассказал о предпосылках в развитии квантовой физики и информатике, которые привели к появлению квантовой информации и квантовым вычислениям как таковым. Сегодня же хотел рассмотреть подобным образом ещё одно направление, внесшее существенный вклад: теорию информации.
Читать полностью »

Сегодня, как я и обещал ранее, я бы хотел поговорить о развитии информатики, точнее не обо всём развитии данной области знаний, а о конкретных предпосылках, приведших к созданию таких направлений как квантовые вычисления и квантовая информация.
Читать полностью »

Думаю, данная тема может заинтересовать очень многих, ибо в последнее время она становится достаточно популярной, а что самое главное актуальной. Ну, и чтобы не разглагольствовать в пустую, сразу обозначу направление своих раcсказов. Основными темами моих рассуждений и, в идеале, обсуждений с вами, я бы хотел обозначить такие направления как квантовая коммуникация и квантовые вычисления.

Но, прежде чем обсуждать подобные вещи, хотелось бы получить от вас какую-либо информацию о том, с чего лично вам было бы приятнее начать. На мой взгляд любой разговор о квантовых вещах любого толка стоит начинать именно с изложения основных постулатов квантовой физики, но не в такой форме, как это зачастую преподносится в российских школах и ВУЗах, а в несколько иной, более интуитивно понятной. Всё, что потребуется от вас, на мой взгляд, это исключительно фантазия и наличие хоть каких-то представлений об окружающем мире, ну и не помешает, конечно же, хоть какая-то так или иначе выстроенная логика. Однако, у меня нет ни малейших сомнений, что у читателей данного портала всё это присутствует с лихвой. Так что, пожалуй, начнём.
Читать полностью »

Что представляет собой цикл вычислений на квантовом компьютере?

1. Приготовили кубиты в нужном количестве и нужном нам начальном состоянии.
2. Собрали кубиты в квантовый регистр.
3. Применили к квантовому регистру последовательность операций.
4. Произвели измерение кубитов, составляющих квантовый регистр. Получили в итоге двоичное число, размерность которого совпадает с размерностью квантового регистра.
5. Поразмыслили над полученным результатом.
6. Повторили цикл вычислений (пункты с 1. по 5.), возможно, много раз.
7. Поразмыслили над результатом.

За каждым из пунктов стоят тома непрошибаемой теории. Но мы же программисты. Многие ли из нас знают так уж хорошо, что там и как крутится-вертится в классических процессорах. Да, практически, никто. Да оно, вроде бы, не очень и надо. Может и здесь как-нибудь так. Нам бы среду (IDE-шку какую-никакую, или чего там есть?), пару тезисов… мы чего-нибудь накалякаем, ткнём кнопочку “run”, квантовый компилятор (или чего там у них) выдаст нам синтаксис, мы его подправим. Глядишь, потихонечку пойдёт-поедет!
Читать полностью »

Реализация алгоритма Саймона на языке HaskellВ 1994 году Даниэль Саймон опубликовал статью «О мощи квантовых вычислений», в которой описал алгоритм, позже названный его именем, имеющий экспоненциальное превосходство над имеющимися алгоритмами в рамках классической вычислительной модели. Задача, которую решает этот алгоритм, является не такой оторванной от реальности, как задача Дойча, хотя и ещё несколько абстрактной. Тем не менее, эта задача и представленный алгоритм вызвали огромный интерес у исследователей, и в дальнейшем алгоритм Саймона стал основой ряда квантовых алгоритмов, в том числе и для алгоритмов Шора факторизации целых чисел и вычисления дискретного логарифма.

Эта статья является продолжением в цикле статей по модели квантовых вычислений, поэтому если начать читать её без ознакомления с предыдущими статьями цикла, что-то может показаться непонятным. Так что читателя, который впервые набрёл на эти мои заметки, я отправляю к первым статьям: 1, 2, 3, 4, 5.

Всех, кому интересна эта тема и кто следит за моими публикациями в рамки исследования модели квантовых вычислений, приглашаю воспоследовать под кат, чтобы изучить алгоритм с точки зрения программиста.

Читать полностью »

Квантовый поиск при помощи алгоритма ГровераСегодня вслед за первыми квантовыми алгоритмами, которые мы уже рассмотрели (см. алгоритм Дойча и алгоритм Дойча-Йожи — если кто-то ещё не читал эти статьи, то предлагаю предварительно с ними ознакомиться, поскольку без этого изложение может показаться несколько туманным), предлагаю изучить алгоритм Гровера для неструктурируемого квантового поиска. Этот алгоритм был разработан американским математиком Ловом Гровером в 1996 году (уже намного позже того, как модель квантовых вычислений стала в моде). Этот алгоритм использует свойство квантовой интерференции для того, чтобы решать крайне насущную задачу по поиску значения некоторого параметра, на котором заданная функция выдаёт определённый результат.

Данный алгоритм не показывает экспоненциального выигрыша для задачи по сравнению с классической вычислительной моделью, однако для больших значений выигрыш (квадратичный) является существенным. Однако это общий алгоритм для решения довольно обобщённой задачи, и доказано, что лучшего результата в рамках модели квантовых вычислений добиться нельзя. В более частных алгоритмах это возможно.

Эта статья является продолжением в цикле статей по модели квантовых вычислений, поэтому если начать читать её без ознакомления с предыдущими статьями цикла, что-то может показаться непонятным. Так что читателя, который впервые набрёл на эти мои заметки, я отправляю к первым статьям: 1, 2, 3, 4.

Итак, если кто-то заинтересовался, то как обычно добро пожаловать под кат.

Читать полностью »

Квантовая схемотехника: некоторые приёмы и техникиСегодня в рамках работы над книгой «Квантовые вычисления и функциональное программирование» я хотел бы представить на суд почтеннейшей публики свою очередную статью про квантовые вычисления.

Квантовая схемотехника — это, по сути, методология анализа и, главное, синтеза квантовых схем, реализующих те или иные алгоритмы (в общем понимании, не только квантовые). Обобщённо любой вычислительный процесс представляется в виде тройки (вход, процесс преобразования, выход). Принимая во внимание это соображение, задачами квантовой схемотехники можно назвать:

  1. Прямой анализ. При наличии схемы входа и описания вычислительного процесса определить схему выхода.
  2. Обратный анализ. При наличии описания вычислительного процесса и схемы выхода определить схему входа.
  3. Синтез. При наличии схем входа и выхода построить описание вычислительного процесса.

К сожалению, в имеющейся литературе по квантовым вычислениям данные вопросы практически не находят своего отражения (от силы есть пара источников на русском языке, где кратко рассматриваются некоторые из них), а именно они являются краеугольным камнем прикладного программирования. Поэтому далее в этой статье я постараюсь в полной мере раскрыть все три аспекта квантовой схемотехники.

Читать полностью »

Проект по написанию книги «Квантовые вычисления и функциональное программирование»Идея книги про модель квантовых вычислений появилась у меня в голове уже давно. Сразу после прохождения курса по квантовой механике и квантовым вычислениям на Coursera (краткое описание см. здесь) у меня в голове родился вопрос: «Почему же это курс по квантовым вычислениям устроен так, что программисту он довольно непонятен, но, скорее, рассчитан на физика?». Сама модель квантовых вычислений меня поразила до глубины души, и после глубочайших раздумий я начал поглощать одну книгу за другой, одну статью за другой. В итоге после прочтения и изучения более 20 источников на русском языке я прихожу к неутешительному выводу — ещё не написана книга о модели квантовых вычислений, которая объясняла бы эту модель прикладному программисту. Ведь что получается? Большинство источников сегодня рассказывают про ядерные спины, ионные ловушки, нотацию Дирака и суперпозицию, объясняя всё это для физика. Но как прикладной программист очень часто не имеет никакого понятия по физических процессах, происходящих внутри обычного процессора, так и в данном случае разъяснение физических принципов реализации унитарных преобразований в виде особого вида гамильтонианов в уравнении Шрёдингера больше затуманивает суть вещей для разработчика программ, нежели раскрывает красоту и мощь этой новой модели.

Именно эти размышления побудили меня начать обдумывание идеи о написании книги про квантовые вычисления, в которой не было бы акцента на физике процессов, но в которой давалось бы вполне доступное понимание того, как создавать квантовые алгоритмы. Ведь, например, вопросам квантовой схемотехники и проектированию алгоритмов в существующей литературе по квантовым вычислениям вообще не уделяется никакого внимания. Более того, в некоторых книгах говорится о том, что все существующие на сегодняшний момент квантовые алгоритмы являются результатом снизошедших на гениев озарений. Отчасти, это вполне так, поскольку квантовая механика в своей основе контр-интуитивна. Но разъяснить именно программисту-прикладнику то, как строить квантовые схемы для получения того или иного результата, вполне возможно.

Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js