Квантовые размышления от московского исследователя, который видел всё
А, новости о квантовых вычислениях – когда думаешь, что уже видел все возможные заголовки, вдруг появляется новый поворот. Я просмотрел несколько свежих статей и вот мой расслабленный, слегка саркастический взгляд на то, куда двигается этот квантовый мир: кто-то усердно работает, другие спотыкаются, а иногда даже сталкиваются с космическими лучами.
Когда кванты взломают шифрование, правительства внезапно забеспокоятся.
Правительство США только что поняло, что будущие квантовые компьютеры могут расшифровать сегодняшнее шифрование быстрее, чем я развязываю наушники. Согласно слухам и экспертным показаниям, противники уже запасают зашифрованные данные как белки орехи, планируя «украсть сейчас, дешифровать позже». Эта фраза заслуживает своего собственного научно-фантастического боевика с квантовой тематикой.
Эксперты предупреждают: у нас есть ограниченное время — около 4000 логических кубитов для взлома криптографических замков, на которые мы полагаемся. Однако бюрократическая инерция и самоуспокоенность кажутся самыми большими врагами. Честно говоря, нелинейный, скачкообразный характер квантового прогресса означает что «скоро» практически совпадает с «сейчас», а игнорировать это — весьма нерациональное решение. 😏
Помимо драмы национальной безопасности, квантовые вычисления обладают очаровательной двойной личностью: они обещают прорывы в химии и медицине, одновременно грозя превратить ваш цифровой банковский сейф в открытую сцену. Правительства призывают обновить свои криптографические системы – это проще сказать, чем сделать, учитывая, что устаревшие системы кажутся такими же уютными, как старые жилые комплексы времен советской эпохи.
Ледяные кремниевые кубиты встречаются с криогенным CMOS: идеальное сочетание вблизи абсолютного нуля.
Давайте подогреемся на некоторые крутые новости — точнее, очень крутые, потому что эти ребята из Diraq и Emergence Quantum манипулируют кремниевыми кубитами и CMOS электроникой при температурах чуть выше абсолютного нуля. Это клевая штука, так как управлять кубитами от комнатной температуры было похоже на попытку присматривать за котятами в боксерских перчатках — слишком много тепла и суматохи нарушает тонкие квантовые состояния.
Благодаря уменьшению электроники управления и охлаждению её до температур в милликельвинах, удаётся сохранить стабильность кубитов, одновременно увеличивая их количество на меньшем чипе. Это один из тех моментов, когда наука встречается с промышленностью, пожимает руки и шепчет: «Давайте масштабируем квантовые системы так, чтобы они могли делать серьёзные вещи — например, открывать новые лекарства и спасать планету».
Совместимый с существующим производством полупроводников кажется билетом квантовых вычислений из клуба ‘сумасшедших лабораторных игрушек’ в арсенальное пространство решения реальных задач. Однако я отчасти ожидаю, что какой-то кубит саркастически возразит: ‘Побольше места, пожалуйста, я же не сардина!’
Космические лучи: Незамеченные гости вечеринки квантовых чипов
Вот такой сюжетный поворот любят ненавидеть квантовые инженеры: космические лучи и гамма-лучи активно выбивают кубиты, как неуправляемые гости на коктейльной вечеринке, вызывая коррелированные ошибки, с которыми обычные коды коррекции не справляются. Чип из 63 кубитов, наблюдаемый вместе с детекторами мюонов, показал, что более 80% таких сбоев обусловлены гамма-лучами, а остальные — космическими мюонами. Благословите маленькие сердца этих частиц за усилия, но перестаньте мешать моим кубитам, пожалуйста!
Интересно, что защита свинцовым экраном помогает снизить количество гамма-квантов, но оказывается совершенно бесполезной против мюонов — этих незаметных космических ниндзя. Это космическое давление создает настоящую проблему для сложных схем с отказоустойчивостью, таких как кубиты Майораны, которые зависят от стабильных зарядово-парных состояний. Если даже редкие космические помехи способны нарушить эти состояния, «священный грааль» может потребовать дополнительной шлифовки.
Серебряная подкладка? Эта чувствительность к прыжкам зарядовой четности может превратиться в суперспособность — обнаружение экзотических частиц, темной материи или далеких инфракрасных фотонов. Довольно крутой поворот от ‘космических шумов’ до ‘охотников за квантовыми частицами’. Пора набирать команду астрофизиков-квантов!
️ Маленький Фейнман, чтобы скрасить ваш день
Думаю, я могу с уверенностью сказать, что никто не понимает квантовую механику.
Несмотря на весь прогресс, загадки и космические повороты, слова Фейнмана напоминают нам о том, что квантовые вычисления все еще ощущаются как огромная, странная граница, которую даже профессионалы не полностью понимают. Но это же часть удовольствия, верно?
Оставайтесь в курсе — Квантовая революция только набирает обороты!
Если вам понравилось это заглянуть за кулисы квантовых исследований – или просто нравится слушать, как исследователь бормочет с долей остроумия — подпишитесь! Я буду продолжать делиться взлетами и падениями, а также космическими странностями из самых передовых линий квантовой науки. Не пропустите, когда мы все пытаемся разобраться в кубитах, космических лучах и неустанном движении к квантовому преимуществу.
