Топологические изоляторы, оптические схемы квантовых компьютеров и др.
08 Сен 2022 17:43 #32
Я не знаю, что там реально можно моделировать в квантовой химии на квантовых компьютерах.
Я занимаюсь моделированием квантовой химии на обычных компьютерах и там ещё очень много что делать.
Квантовые компьютеры интересны пока только сами себе.
Топологические изоляторы, оптические схемы квантовых компьютеров и др.
08 Сен 2022 17:54 #33
Quantrinas wrote:
Я не знаю, что там реально можно моделировать в квантовой химии на квантовых компьютерах.
Я занимаюсь моделированием квантовой химии на обычных компьютерах и там ещё очень много что делать.
In the growing quest for applications of Quantum Computing, Google have shown how to simulate a chemical system with 54 qubits. The largest chemical simulation performed to date on a Quantum Computer. The team used a Variational Quantum Eigensolver (VQE) to simulate a chemical system employing the Hartree-Fock approximation
Quantum computers can be used to address electronic-structure problems and problems in materials science and condensed matter physics that can be formulated as interacting fermionic problems, problems which stretch the limits of existing high-performance computers1. Finding exact solutions to such problems numerically has a computational cost that scales exponentially with the size of the system, and Monte Carlo methods are unsuitable owing to the fermionic sign problem. These limitations of classical computational methods have made solving even few-atom electronic-structure problems interesting for implementation using medium-sized quantum computers. Yet experimental implementations have so far been restricted to molecules involving only hydrogen and helium2,3,4,5,6,7,8. Here we demonstrate the experimental optimization of Hamiltonian problems with up to six qubits and more than one hundred Pauli terms, determining the ground-state energy for molecules of increasing size, up to BeH2. We achieve this result by using a variational quantum eigenvalue solver (eigensolver) with efficiently prepared trial states that are tailored specifically to the interactions that are available in our quantum processor, combined with a compact encoding of fermionic Hamiltonians9 and a robust stochastic optimization routine10. We demonstrate the flexibility of our approach by applying it to a problem of quantum magnetism, an antiferromagnetic Heisenberg model in an external magnetic field. In all cases, we find agreement between our experiments and numerical simulations using a model of the device with noise. Our results help to elucidate the requirements for scaling the method to larger systems and for bridging the gap between key problems in high-performance computing and their implementation on quantum hardware.
Quantum computers potentially have computational power greater than that of their classical counterparts. The recent demonstration of “quantum supremacy” on Google's 53-qubit Sycamore quantum processor (1) has reinforced this idea, but it remains unknown whether the next generation of quantum computers will be able to solve classically intractable problems of practical interest. On page 1084 of this issue, Rubin et al. (2) take steps toward answering this question with an experimental implementation of Hartree-Fock calculations of molecular electronic energies on a superconducting processor. Although the calculations performed are also efficient to run on classical computers, the experiment demonstrates many of the key building blocks for quantum chemistry simulation and paves the way toward achieving quantum advantage for problems of chemical interest.
Топологические изоляторы, оптические схемы квантовых компьютеров и др.
08 Сен 2022 17:59 #34
Quantrinas wrote:
Квантовые компьютеры интересны пока только сами себе.
Как может быть интересно само по себе техническое устройство коим является квантовый компьютер ? Квантовый компьютер как и любое техническое устройство является средством для достижения цели. Поэтому интересна цель ради которой создается квантовый компьютер
Топологические изоляторы, оптические схемы квантовых компьютеров и др.
08 Сен 2022 18:00 #35
Всё это в теории. На практике никто этого не использует. Так называемые "квантовые компьютеры" это экзотические очень дорогие установки, которые ничего полезного не умеют. Но поживём - посмотрим.
The ability to perform classically intractable electronic structure calculations is often cited as one of the principal applications of quantum computing. A great deal of theoretical algorithmic development has been performed in support of this goal. Most techniques require a scheme for mapping electronic states and operations to states of and operations upon qubits. The two most commonly used techniques for this are the Jordan–Wigner transformation and the Bravyi–Kitaev transformation. However, comparisons of these schemes have previously been limited to individual small molecules. In this paper, we discuss resource implications for the use of the Bravyi–Kitaev mapping scheme, specifically with regard to the number of quantum gates required for simulation. We consider both small systems, which may be simulatable on near-future quantum devices, and systems sufficiently large for classical simulation to be intractable. We use 86 molecular systems to demonstrate that the use of the Bravyi–Kitaev transformation is typically at least approximately as efficient as the canonical Jordan–Wigner transformation and results in substantially reduced gate count estimates when performing limited circuit optimizations
Warning: Spoiler![ Click to expand ][ Click to hide ]
Технологическая компания International Business Machines (NYSE: IBM) продолжает масштабные финансовые и, главное, кадровые инвестиции в направление квантовых вычислений. Недавно IBM опубликовала дорожную карту развития этого сегмента, заявив о намерении захватить лидерство на самом важном направлении ИТ.
Квантовые вычисления — следующий этап развития человечества и ключевой шаг к созданию полноценного искусственного интеллекта. IBM пытается самостоятельно решить задачу создания квантового компьютера — надежного и достаточно мощного, чтобы его можно было коммерциализировать.
У IBM уже есть 433-кубитный квантовый процессор под названием Osprey. В 2023 г. компания сделает важное обновление: добавит модульную архитектуру Quantum System Two. Она позволит объединять несколько квантовых процессоров в одну вычислительную машину — по аналогии с обычными современными серверами. В конечном счете, IBM планирует к 2025 г. построить квантовую вычислительную систему с более чем 4000 кубитами. Параллельно будут вестись работы по снижению количества ошибок и повышению надежности вычислений.
Cейчас по количеству кубитов процессор IBM опережает конкурентов, а многотысячных систем у конкурентов нет даже в ближайших планах.
Уже в 2024 г. IBM рассчитывает на создание квантового компьютера, который оставит позади любой суперкомпьютер в отдельных вычислительных задачах. Еще через год IBM сможет запускать на квантовой системе коммерческие приложения машинного обучения, алгоритмы поиска лекарственных молекул и другого научно-прикладного моделирования, сервисы оптимизации и т. д. Одновременно будут запущены соответствующие облачные сервисы.
Таким образом, через три года IBM рассчитывает получить квантовую вычислительную машину, которая сможет за считанные минуты решать задачи, например машинного обучения, на которые ранее требовались недели. Некоторые задачи современные компьютеры вовсе не способны решить и за тысячу лет.
Разработки IBM сопряжены с большими технологическими рисками — манипуляции с квантовыми состояниями находятся на переднем крае науки и пока нет многих требуемых технологий. Впрочем, аналогичные сложности и у конкурентов IBM.
Американская компания Atom Computing анонсировала первый в мире квантовый компьютер с более чем 1000 кубитов.
Компьютер планируют выпустить уже в 2024 году. Как заявили в Atom Computing, новый компьютер представляет из себя атомный массив из 1225 ячеек, которые заполнены 1180 кубитами. В компании обещают, что эта разработка станет революцией в отрасли, после которой квантовые компьютеры станут способны на вычисления рекордных масштабов.
Топологические изоляторы, оптические схемы квантовых компьютеров и др.
25 Нояб 2023 17:55 #45
[url=https://techcrunch.com/2023/06/21/microsoft-expects-to-build-a-quantum-supercomputer-within-10-years/?guccounter=1&guce_referrer=aHR0cHM6Ly9lZGdlOS5od3VwZ3JhZGUuaXQv&guce_referrer_sig=AQAAACXAB0qvUPp2WTkuGfdLz7J6WL84C0dFSnA7-JlfcbG-NlUc5Wr_rDCfeBFqRnEGLozBpwYqrxqWUim6CgPzx5HnmrvLTOgBuO9C3fptgIUZ2JvHF1205F6FgMmcC-qSSHXDFx_aNts3TXoSyHy7ovW9ixtgT47y8ID7RHz8bMUj]Microsoft expects to build a quantum supercomputer within 10 years[/url]
Microsoft today announced its roadmap for building its own quantum supercomputer, using the topological qubits the company’s researchers have been working on for quite a few years now. There are still plenty of intermediary milestones to be reached, but Krysta Svore, Microsoft’s VP of advanced quantum development, told us that the company believes that it will take fewer than 10 years to build a quantum supercomputer using these qubits that will be able to perform a reliable one million quantum operations per second.
We present measurements and simulations of semiconductor-superconductor heterostructure devices that are consistent with the observation of topological superconductivity and Majorana zero modes. The devices are fabricated from high-mobility two-dimensional electron gases in which quasi-one-dimensional wires are defined by electrostatic gates. These devices enable measurements of local and nonlocal transport properties and have been optimized via extensive simulations to ensure robustness against nonuniformity and disorder. Our main result is that several devices, fabricated according to the design's engineering specifications, have passed the topological gap protocol defined in Pikulin et al. (arXiv:2103.12217). This protocol is a stringent test composed of a sequence of three-terminal local and nonlocal transport measurements performed while varying the magnetic field, semiconductor electron density, and junction transparencies. Passing the protocol indicates a high probability of detection of a topological phase hosting Majorana zero modes as determined by large-scale disorder simulations. Our experimental results are consistent with a quantum phase transition into a topological superconducting phase that extends over several hundred millitesla in magnetic field and several millivolts in gate voltage, corresponding to approximately one hundred microelectronvolts in Zeeman energy and chemical potential in the semiconducting wire. These regions feature a closing and reopening of the bulk gap, with simultaneous zero-bias conductance peaks at both ends of the devices that withstand changes in the junction transparencies. The extracted maximum topological gaps in our devices are
20
–
60
µ
eV
. This demonstration is a prerequisite for experiments involving fusion and braiding of Majorana zero modes.
Физики Университета Аалто впервые в истории применили новый способ считывания информации из кубитов квантового компьютера с помощью сверхчувствительных тепловых детекторов. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Electronics, это позволяет обойти ограничения, накладываемых принципом неопределенности Гейзенберга, и избежать декогеренции.
