В кантовой физике даже позиция — супер!
Нобелевская премия 2022 года по физике была присуждена Алену Аспе, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру за работы в сфере квантовых вычислений. И это очень круто, что сейчас уже весь мир отмечает важность и актуальность этой области, а тема квантового мира уже плотно закрепилась в популярной культуре. Квантовые вычисления — пока один из немногих способов пощупать квантовый мир и немножечко понять, как он работает. Ведь в квантовом мире все находится в суперпозиции, все очень запутанно.
А что же такое суперпозиция? Классический бит — это когда у вас есть 0 или 1. А квантовый бит, или кубит, — это когда 0 и 1 есть у вас одновременно с какими-то вероятностями. Вот видите, квантовый мир настолько крутой, что там даже позиция супер!
А запутанность — это когда две частицы находятся друг от друга на каком-то расстоянии, и изменение состояния одной частицы неизбежно приводит к изменению состояния второй частицы, и даже неважно, на каком расстоянии они находятся.
Интерес к квантовым вычислениям сейчас стремительно растет. И все больше людей хотят поработать на квантовом компьютере, а наша научная команда может с этим помочь: изящная реализация такой потребности — это создание облачного онлайн-доступа к квантовым процессорам, которые могут находиться от вас хоть на другом конце света. Например, как Ниагарский водопад: он находится очень далеко, но у вас всегда есть возможность достать телефон и посмотреть, как он выглядит и что же это такое.
Но вы можете заняться и более интересным делом: например, квантовыми вычислениями. Если у вас есть доступ в интернет, то считайте, что простейший квантовый компьютер постоянно у вас под рукой. Необходимо лишь зайти на нужный сайт или написать вам пару строчек кода. Понимаю, это будоражит, но держите себя в руках. Хотя я сама сейчас еле сдерживаюсь.
Сегодня на квантовом компьютере решаются очень интересные прикладные задачи: для проекта с компанией «Ниссан» нашей группой решена задача моделирования химических соединений с применением методов квантового машинного обучения.
Бурное развитие квантовых вычислений показывает, что создание и работа квантового процессора в лаборатории — не предел того, что можно показать миру.
Спойлер: конечно же, там нет ничего интересного, там просто вода падает.
Для чего же нужны такие исследования? Они могут быть использованы в новых аккумуляторных батареях для электромобилей.
Вы только представьте, квантовый компьютер поможет вам найти соединения и прийти к решению: как изготовить энергоэффективные электробатареи.
А мы с командой поможем квантовому компьютеру в этом, как вам мама помогала в школе с уроками, будем сидеть у него над душой: «Квантуша, пока новые соединения не смоделируешь, никакого тебе телевизора!»
Также наша команда решила задачу классификации изображения с помощью квантовых вычислений. Допустим, у вас есть несколько изображений, и вам нужно каким-то образом их различить: простым языком, компьютер должен посмотреть на изображение и назначить ему одну из меток. Само изображение — как мы с вами — компьютер не видит, он видит лишь огромную-огромную сетку из чисел, и ему нужно расклассифицировать эти изображения с помощью метода квантового машинного обучения, который использует очень большую базу данных.
И, обучаясь на них, он находит какие-то паттерны в изображениях, выдаваемых на вход, намного быстрее, чем классический компьютер.
Ален Аспе — французский физик, специалист по квантовой оптике, теории скрытых параметров и квантовой запутанности.
Антон Ца́йлингер —австрийский физик, впервые осуществивший квантовую телепортацию с использованием фотонов.
Джон Фрэнсис Клаузер — американский физик, специалист по квантовой механике.
С помощью квантовых вычислений можно оптимизировать загрузки самолетов. В вопросах оптимизации квантовый компьютер вообще очень хорош: компания AirBus, например, использовала квантовые компьютеры для создания новых самолетов. И, что интересно, необходимые расчеты им удалось закончить аж в четыре раза быстрее, чем на обычных классических компьютерах. А вот компания «Фольксваген» обратилась к квантовым компьютерам для разработки алгоритмов управления беспилотными автомобилями.