Кажется, наука приближается к разрешению парадокса, породившего множество интерпретаций квантовой механики и множество споров между их сторонниками. Реализованный в 2019 г. эксперимент «Друг друга Вигнера», в котором наблюдатели моделируются с помощью фотонов или кубитов квантового компьютера, убедительно показал, что квантовую механику нельзя применять для описания мира с точки зрения других наблюдателей. В результате теории, постулирующие коллапс волновой функции, перестают быть самосогласованными и выбывают из игры. В финальный раунд проходят только кьюбизм и многомировая интерпретация – две самые радикальные и диаметрально противоположные интерпретации, предлагающие очень похожие решения проблемы измерения. Одна из них требует отказаться от идеи объективной реальности, а вторая – признать собственную неуверенность в том, в какой вселенной вы находитесь. Я делаю ставку на второй вариант, а какое из этих двух зол выбираете вы?
Квантовые технологии
Квантовые вычисления, алгоритмы и вот это всё
Новости
Ваш телефон – секретное оружие: Как превратить его в веб-камеру и оживить ваши онлайн-встречи! (Если у вас Linux)
Что объединяет удаленного сотрудника, на долю которого выпало много видеозвонков, зарождающуюся звезду YouTube и начинающего стримера? Все они, рано или поздно, осознают неотъемлемую важность повышения качества изображения, которое предоставляется их зрителям. А еще у них наверняка есть какой-нибудь Xiaomi Nano Porridge 10 Pro с довольно неплохой матрицей. И я не исключение, бросив вызов этой проблеме по-программистски и постаравшись обойтись без больших финансовых затрат, решением которой и хочу поделиться с вами. Добро пожаловать под кат!
Состоялась первая передача информации с помощью телепортации
Мы стали на шаг ближе к телепортации. По крайней мере, телепортации данных. В декабре прошлого года учеными из ЮАР, Германии и Испании был проведен эксперимент, в ходе которого ученые смогли телепортировать информацию с помощью квантово связанных фотонов и нелинейного детектора. Такая передача данных внутри квантовых состояний должна стать одной из частей информационной супермагистрали будущего, которая в плане безопасности и пропускной способности затмит все современные оптоволоконные сети.
«Квантовая» диаграма Виенна: как нас дурит научпоп
Хорошо, когда нам простыми словами объясняют сложные вещи, правда? Особенно когда речь про такие неочевидные эффекты как квантовая запутанность, суперпозиция и прочее квантовое. А как здорово, когда квантовый эффект можно увидеть своими глазами! Нам всего-то нужны три простые советские поляризующие пластинки...
Истории
Квантовые компьютеры. С точки зрения традиционного программиста-математика. Часть 1
Квантовые компьютеры. С точки зрения традиционного программиста-математика.
Часть 1. Основы. Квантовый регистр.
О чем эта публикация
Имея более чем немалый опыт в традиционном программировании, я долгое время не касался темы квантовых компьютеров. Для меня это была какая то неизвестная магия. Безусловно, я знал теоретические основы, знал, какого рода задачи можно решать на квантовых цепях. Но не мог самостоятельно составить не только ни одной квантовой программы, даже разобраться в существующих квантовых алгоритмах не мог.
И вот, наконец, я закрыл этот пробел. И теперь, вспоминая, с каким непониманием я сталкивался, когда осваивал эту тему, захотел изложить ее так, чтобы тема была понятней с точки зрения опытного программиста. Конечно без математики тут никуда, нужно понимание линейной и комплексной алгебры. Поэтому, с точки зрения не просто программиста, а программиста-математика.
Многие теоретические курсы очень долго подводят к сути, накачивая нужной, но очень сложной теорией. Я попытался сократить этот период и как можно скорее перейти к сути, раскрывая нужную теорию по мере необходимости.
Квантовые компьютеры: когда же, наконец?
Какие инсайты выносит заинтересованный слушатель из выступления визионера? Ключ к решению проблем? Четкое объяснение текущей ситуации? Возможные перспективы? Главное, чему посвящено практически каждое выступление непререкаемого авторитета, – предсказание. В самое ближайшее время, вот-вот, буквально через пару лет, мир изменится до неузнаваемости. Как правило, благодаря “разрушительной силе технологий”, которая положит конец смыслу человеческой жизни. Реже - по другим причинам.
Проходит несколько лет, и, вспоминая о лекции очередной знаменитости, мы вдруг обнаруживаем ошибки, или что мир не изменился. Нет, появилось много нового, но сам мир как был несовершенным, так и остался. Для успеха по-прежнему требуются знания, а не только навыки гугления. Для личного счастья – любовь. А универсального решения проблем по-прежнему не существует. И не предвидится. А потом мы снова слушаем очередного гуру и снова узнаем, что вот-вот все поменяется.
Закон Мура — эндшпиль и удивительные продолжения
Одной из технологических основ общества XXI века, несомненно, является «Закон Мура», строго говоря, физическим законом не являющийся. Это эмпирическое наблюдение, впервые сформулированное Гордоном Муром (1929 — 2023) в 1965 году и затем уточнённое в 1975 году — о том, что при существующем темпе развития аппаратного обеспечения число транзисторов на кристалле интегральной схемы удваивается. Этот знаменитый «закон» действительно исправно работал на протяжении XX века и с определёнными оговорками продолжает работать и сегодня. В настоящее время на смену закону Мура постепенно приходит закон Хуанга, точнее описывающий тенденции роста производительности вычислительных систем. Поскольку Гордон Мур практически всю карьеру провёл в корпорации Intel, его тезис можно считать маркетинговой стратегией в производстве микросхем, которой следовали производители, и эта тенденция жёстко зависит от развития фотолитографии. Но у закона Мура оказались интересные следствия, проявившиеся при попытке его обойти или продлить, о которых я кратко расскажу в этой статье.
Уделываем классические компьютеры при помощи Borealis
Эта история повествует о первом в мире общедоступном квантовом компьютере, развёрнутом в облаке.
Компания Xanadu весной 2022 года объявила о запуске Borealis, новейшего квантового компьютера, развёрнутого в облаке и предоставленного в общий доступ. В этом компьютере 216 кубитов в сжатом состоянии – то есть, почти в 20 раз больше, чем в X12, системе предыдущего поколения, также действовавшей в облаке. Borealis – это крупнейший в истории фотонный квантовый компьютер, а также первая в своём роде машина, предоставленная в публичное использование.
О вычислительной природе реальности
Я объясняю экспериментальные результаты проверки теоремы Белла супердетерминизмом. Далее я показываю, как такая Вселенная может возникнуть и быть совместимой с субъективным опытом свободы воли.
Визуализация квантовой механики
1. Статистический ансамбль
Предположим для начала, что элементарные частицы ведут себя как обычные шарики и посмотрим, что при этом получается, а потом сравним с поведением по законам квантовой механики. Например, внизу на гифке 1 показано излучение такой частицы-шарика гораздо более массивной частицей. Процесс аналогичный излучению фотона атомом можно сказать или вылету электрона из атомного ядра, только с точки зрения классической физики.
Нобелевская премия по физике 2022
4 октября 2022 года Шведская королевская академия наук решила присудить Нобелевскую премию по физике 2022 года Алену Аспекту
из Парижа, Джону Ф. Клаузеру из Калифорнии и Антону Цейлингеру из
Вены «за эксперименты с запутанными фотонами, установление нарушения неравенства Белла и новаторскую квантовую информатику».
У вопроса, на который отвечали ученые богатая история. Обрисуем ее крупными мазками.
Фундаментальная нестыковка двух отличных теорий: гравитация и квантовая физика
Иногда приходится встречать статьи, в которых прямо или косвенно заявляется – дескать, физика «кончилась», всё уже открыто и всё понятно. Ну или почти всё. На самом деле нет: мы, конечно, давно и довольно успешно пытаемся понять и разложить по полочкам нашу Вселенную, но притворяться, что нам уже практически всё понятно, нет никакого смысла. Вот вам простой пример: у нас есть две невероятно хорошо работающие теории, которые мы уже много лет успешно подтверждаем экспериментами, и мы ещё ни разу не видели ни одного экспериментального факта, нарушающего либо Общую теорию относительности (ОТО) Эйнштейна, либо Стандартную Модель (СМ) физики частиц.
Фотонный компьютер — шанс увеличить скорость обработки не квантовых задач в 100000 раз в ближайшее время
В 2018 году незаметно прошла новость о том, что российские ученые запатентовали идею фотонного компьютера. В основе лежат патенты Полуэктова А.О. и Степаненко С.А. В 2021 году в докладе Сергея Степаненко было заявлено, что при наличии квалифицированных кадров и 300-400 человеко лет, цель создания фотонного компьютера может быть достигнута. Предлагаю стенограмму доклада.
Ближайшие события
Сверхлёгкие частицы размером с галактику
Расправившись со статьёй про «волны-убийцы», я ещё некоторое время по инерции запускал описанную там модель с различными начальными условиями. На каком-то этапе пришла мысль обобщить код на большие измерения и произвести расчёт для поля, заполненного случайными возмущениями. Результат крайне озадачил и увёл меня в совсем другое направление, заставив на несколько месяцев погрузиться в космологию и физику тёмной материи.
Квантовое предсказание 70-летней давности сбылось: как ученые впервые создали что-то из ничего
Новые частицы возникают в графеновых трубках
Во Вселенной существует множество законов сохранения — энергии, импульса, заряда и так далее. Многие свойства физических систем сохраняются: они не могут быть просто созданы или уничтожены. Рациональное мышление говорит нам, что мы не можем получить что-то из ничего. Но в квантовой сфере это оказывается возможным.
Благодаря научному прогрессу, мы уже несколько лет как научились создавать даже саму материю, имитируя ситуацию через секунды после Большого взрыва. Для этого мы сталкиваем вместе два кванта в коллайдерах при настолько высоких энергиях, которые обеспечивают возникновение равных частей материи и антиматерии по формуле E = mc². А недавно человечеству впервые удалось создать реальные частицы материи вообще без столкновений и каких-то частиц-предшественников. С помощью сильных электромагнитных полей и эффекта Швингера впервые что-то возникло вообще из ничего.
Квантовые компьютеры: без математики и философии
В этой статье я разберу по косточкам все тайны квантовых компьютеров: что такое суперпозиция (бесполезна) и запутанность (интересный эффект), могут ли они заменить обычные компьютеры (нет) и могут ли они взломать RSA (нет). При этом я не буду упоминать волновую функцию и столь раздражающих Bob и Alice, которых вы могли встречать в других статьях про квантовые машины.
Первое и самое главное, что нужно знать - квантовые компьютеры не имеют ничего общего с обычными. Квантовые компьютеры по своей природе - аналоговые, там нет бинарных операций. Вероятно, вы уже слышали про Кубиты, что у них есть состояние 0, 1 и 0-1 одновременно, и благодаря этому вычисления выполняются очень быстро: это заблуждение. Кубит - это магнит (обычно атом или электрон), подвешенный в пространстве, который может вращаться по всем трем осям. Собственно, вращение магнита в пространстве - это и есть операции квантового компьютера. Почему это может ускорить вычисления? Было очень сложно найти ответ, но самые стойкие читатели увидят его в конце статьи. Начнем разоблачения.
Почему оксфордский физик считает, что квантовые вычисления — это большой пузырь
Никита Гурьянов — физик из Оксфордского университета, занимающийся вычислительной квантовой физикой. В конце августа он ворвался на Financial Times со статьей, критикующий индустрию квантовых вычислений, сравнив «фанфары» вокруг этой технологии с раздувающимся финансовым пузырем. Он предупреждает, что люди, особенно в сфере высоких технологий, в последние годы стали чересчур оптимистично смотреть на перспективы квантовых вычислений. И что здесь сейчас куда больше дыма, чем огня.
Как это устроено: атомные часы
Привет Хабр! Сегодня у нас выходит статья в Nature Physics, в которой мы рассказываем про один интересный апгрейд для атомных часов. А нашу предыдущую работу по этой теме — в тот раз в самом Nature — даже упоминали пару раз на Хабре. Но то ли наш пресс-релиз оказался слишком сложным, то ли тема слишком специфичной, короче говоря, я из тех заметок вряд ли бы что-либо понял. Поэтому сегодня попробую простым языком рассказать про то, как устроены атомные часы и что интересного нас ждет в ближайшем будущем.
Оптические атомные часы в университете Токио. Credit: H. Katori
Близкое будущее квантового компьютера в наивных вопросах и ответах
В сфере создания квантовых компьютеров в 2023 году может произойти сразу несколько значимых событий. Ожидается, что именно в этом году появится первая коммерческая модель квантового компьютера, а также будет практически завершена работа над первым российским квантовым компьютером на ионах. Будет ли это означать уверенное достижение квантового превосходства, о котором уже заявили в Google, – большой вопрос. В гонке за кубитами участвуют сразу несколько стран, но победителя в этом научном и техническом соревновании может не оказаться. Несмотря на все успехи, наука очень далека от создания по-настоящему массовых квантовых вычислительных технологий. Мы собрали несколько наивных вопросов на этот счет и попросили ответить на них научного консультанта Artezio, доктора технических наук, профессора по кафедре прикладной математики и информатики Владимира Крылова.
Новая архитектура квантового процессора на кудитах: что это и где может применяться
Пару дней назад на Хабре появилась новость о том, что российские ученые получили патент на новую архитектуру квантового процессора. В новости говорилось о том, что в конце 2021 года коллектив ученых из Российского квантового центра разработал прототип компьютера с системой из 4 кубитов. При этом число ионов удалось оставить прежним.
Эта разработка довольно важная, так что о ней стоит рассказать подробнее. Все самое интересное, как всегда — под катом.