В 2012, сидя в горячем бассейне, физик Сет Ллойд предложил квантовое интернет-приложение создателям «Гугл» — Сергею Брину и Ларри Пейджу. Он назвал его Quoogle: поисковой системой, которая использует математику, основанную на физике субатомных частиц, и показывает результаты, не зная самих запросов. Для такого скачка понадобился бы совершенно новый тип памяти — так называемый кОЗУ, или квантовое оперативное запоминающее устройство.
Несмотря на то, что идея заинтриговала Брина и Пейджа, они от нее отказались, как сообщил Ллойд «Гизмодо». По его словам, они напомнили ему, что их бизнес-модель основана на знании всего обо всех.
Но кОЗУ, как идея, не погибла. Современные компьютеры хорошо запоминают информацию в миллиардах бит, цифр двоичного кода, равных либо нулю, либо единице. ОЗУ, или оперативная память, краткосрочно хранит информацию на кремниевых чипах, назначая каждому кусочку информации определенный адрес, доступ к которому может быть получен случайным образом и в любом порядке, чтобы ссылаться на эту информацию позже. Это делает компьютер гораздо быстрее, позволяя вашему ноутбуку или мобильнику сразу же добираться до хранящихся в ОЗУ, часто используемых приложениями данных, вместо того, чтобы искать их в хранилище, что гораздо медленнее. Но когда-нибудь в будущем, компьютерные процессоры могут быть вытеснены или подкреплены квантовыми компьютерными процессорами, машинами, пригодными для внедрения гигантских баз данных, машинного обучения и искусственного интеллекта. Квантовые компьютеры — по-прежнему только зарождающееся технология, но если когда-нибудь они будут в состоянии выполнять эти потенциально прибыльные алгоритмы, то им понадобится совершенно новый способ доступа к ОЗУ. Им будет нужен кОЗУ.
«"кОЗУ" может стать потрясающим приложением, мгновенно делающим полезными квантовые устройства Google и IBM», сказал Ллойд «Гизмодо».
Классические компьютеры, такие как ThinkPad, Iphone и мощнейшие суперкомпьютеры, совершают все свои операции путем перевода данных в одну или множество комбинаций значений битов, нулей и единиц. Биты взаимодействуют между собой, в конечном счете производя очередную комбинацию нулей и единиц. Квантовые компьютеры также выдают конечный результат в виде нулей и единиц. Но в то время как происходит подсчет, их квантовые биты, или кубиты, сообщаются между собой новым способом, через такие же законы физики, которые управляют электронами. Вместо того, чтобы просто равняться нулю или единице, каждый кубит может быть и тем, и другим во время подсчета, при помощи математического уравнения, которое шифрует вероятность получения нуля или единицы только тогда, когда вы проверяете его значение. Несколько кубитов используют более сложные уравнения, которые относятся к кубитовым значениям как к единым математическим объектам. В результате получается одна или несколько возможных двоичных строк, конечное значение которой определяется вероятностями, заложенными в уравнениях.
Этот странный математический подход — кубиты остаются уравнениями до того, как вы их вычисляете, и затем они снова похожи на биты, но при этом их значения могут включать элемент случайности — позволяет решать проблемы, традиционно сложные для компьютеров. Одна из таких сложным проблем — разложение больших чисел на простые числа, которое позволяет взломать алгоритмы, используемые для хранения большого количества зашифрованных данных — развитие событий, которое может быть «катастрофическим» для кибербезопасности. Он также может служить в качестве нового способа обработки больших наборов данных, например таких, которые используются при машинном обучении (например в продвинутых системах распознавания лиц).
Квантовые компьютеры пока что не лучше обычных. IBM предоставляет ученым и предпринимателям доступ к работающему 20-кубитному процессору, а Rigetti к 19-кубитному, в то время как традиционные суперкомпьютеры могут симулировать мощности квантовых вплоть до 50 кубитов. Несмотря на это, физик Джон Прескил недавно заявил, что технологии входят в новую эру, в которой квантовые компьютеры скоро смогут пригодиться не только для занимательных физических экспериментов. Правительство США серьезно относится к квантовым технологиям из-за их значения для кибербезопасности, и многие физики и программисты ищут для них новые ниши.
Многие исследователи также надеются найти применение квантовым компьютерам в процессе развития искусственного интеллекта и машинного обучения, используя квантовые алгоритмы. Такие алгоритмы имеют сложную структуру и задействуют существенное количество информации, тем самым требуя квантовую альтернативу ОЗУ: кОЗУ.
Квантовое ОЗУ — это не миллиарды битов, хранящихся в нескольких кубитах. Напротив, это способ для квантовых компьютеров применять их квантовые операции к большим спискам данных, встречающихся в проблемах машинного обучения. В конечном счете, обычная оперативная память состоит из данных, необходимых для работы программ, и программы получают к ним доступ путем уточнения адреса битов — таким же образом как вы можете получить сумму ячеек набрав (А2+В2) вместо того, чтобы вводить цифры каждый раз вручную. Квантовым алгоритмам придется получать доступ к обычной оперативной памяти на квантовом уровне — в самом примитивном смысле, они создают суперпозицию, в которой ячейка является как А2 так и В2 одновременно, и только затем, после того как подсчет выполнен, показывает значение или А2 или В2. В памяти как таковой нет ничего квантового — квантовым является способ доступа к ней и ее использования.
По сути, если у вас много сохраненных данных — как, например, в базах данных для обучения чат-ботов — то может существовать квантовый алгоритм, способный на большее, чем обычный компьютер в том, что касается поиска по данным или сообщении чего-то важного. Это может быть очень прибыльно как для финансовой отрасли, так и для таких компаний, как «Гугл», и, конечно же, потребует квантовой ОЗУ.
В статье о кОЗУ, написанной Ллойдом и его командой десять лет назад, был описан один из способов получения доступа только к тем адресам в памяти, которые необходимы для суперпозиции, в котором используется нечто, названное ими "квантовой пожарной цепочкой". В сущности, поскольку каждый адрес в ОЗУ — это просто последовательность битов, его можно представить в виде разветвляющегося древа, в котором каждый кубит является указателем, сообщающим компьютеру, повернуть ему направо или налево. Это работает и в обычных компьютерах, но квантовый компьютер, имеющий только два выбора, неизбежно впутает лишние пути на каждом повороте, в конечном итоге приводя к невероятно большому и хрупкому квантовому состоянию, которое может легко развалиться в неквантовой среде. Ллойд и его коллеги предложили структуру древа, в котором каждое разветвление автоматически удерживается в режиме ожидания, позволяя компьютеру двигаться только по правой или левой ветви (стороне), чтобы получить доступ к нужной памяти, не впутывая лишнюю информацию. Разница имеет довольно технический характер, но она предназначена для существенного уменьшения мощности, необходимой для разрешения проблем такого рода в машинном обучении.
«Большинство алгоритмов, используемых в исследованиях нуждаются в какой-нибудь квантовой памяти, — прокомментировал для «Гизмодо» Мишель Моска, ученый из Университета Ватерлоо в Канаде, который тоже занимался исследованием квантовой памяти. — Все, что уменьшает стоимость прикладной квантовой ОЗУ, может также существенно уменьшить сроки до появления применимых в повседневной жизни квантовых компьютеров".
Но мы пока находимся в очень, очень ранней стадии развития квантового программирования. Сегодня способы старых компьютеров запоминать информацию кажутся почти смехотворными. ОЗУ состояла из магнитных петлей, соединенных проводами, где каждая петля соответствовала одному биту, и ориентация магнитного поля в катушке олицетворяла его значение. Первый серийно выпускаемый американский компьютер, UNIVAC-I, был известен тем, что сохранял данные путем преобразования электрических импульсов в звуковые волны, используя жидкую ртуть. У той памяти отсутствовал произвольный доступ — вы не могли получить любые нужные вам данные когда угодно, но только в том порядке, в котором они были сохранены. И это считалось передовой технологией.
«Это было произведением искусства, — объяснил куратор музея истории компьютеров Крис Гарсия. — В то время они пробовали все, что можно, и надеялись, что что-нибудь из этого да сработает». На тот момент такие решения превосходили все предыдущие. Сегодня же компьютеры хранят память на микрочипах, сделанных из специального материала под названием «полупроводники», что стало возможным не только из-за развития науки, но и благодаря процессам, сделавшим кремниевые хранилища значительно более дешевыми, чем хранилища из крохотных магнитных катушек.
Как будет выглядеть квантовая память? Скорее всего не так, как ее представляли Ллойд с коллегами. На прошлогодней конференции физики шутили, что сфера квантовых вычислений вполне может обратиться к очередному аналогу чанов с жидкой ртутью. Наверняка нас ждут новые технологические и математические достижения, которые оптимизируют компьютеры и их методы сохранения информации.
Ллойд согласился с этим. «Я бы с радостью увидел чей-нибудь разнос нашей идеи, — сказал он. — Если бы мы смогли перевести обычную информацию в квантовое состояние, это бы стало потрясающим применением квантовых компьютеров в краткосрочной перспективе». Ведь компьютеры — это большее, чем просто их способность выполнять причудливые алгоритмы. Они позволяют использовать эти алгоритмы для обработки и упорядочивания данных для создания чего-то полезного.
И быть может, когда-нибудь мы действительно будет пользоваться квантовым Гуглом.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Лучшие
Показать новые комментарии (0)
Все комментарии

| 0 Всё что ни делается - к худшему. Уже в недалёком будущем появится какой-нибудь искусственный интеллект которому совершенно не нужны будут никакие земные удовольствия. А только чувство морального удовлетворения от своего интеллектуального превосходства над другими со всеми вытекающими. Как вид человек разумный(?) проживёт меньше всех на Земле. Раскрыть всю ветку (1 сообщений в ветке) 
| 1 Serg.ham, ну, тогда обратное более чем возможно: ИИ, работающий за еду и одобрительное поглаживание. А что для человека есть ИИ, как не "рабочая лошадка" (по последним исследованиям, последний существующий вид дикой лошади - лошади Пржевальского, на самом оказался одичавшей)? У такой связки более чем долгое будущее. Фактически, расцвет человечества во многом произошёл из-за приручения животных, и этот процесс продолжается, мы приручаем всё больше и больше видов ( ru.wikipedia.org/wiki/Почо ). Появление же симбионтов, которые будут производить уже мысленную работу вместо физической, лишь дело времени. На самом деле, роботы-домашние "животные" уже существуют. Люди ссылаются на "Терминатора", но почему-то забывают, что уже во втором фильме ИИ стал мощным союзником. 
| 2 Статья - показательный вид научной ошибки, когда какие-то обстоятельства как бы само собой рассматриваются как очевидные и установленные. В данном случае как бы предполагается, что использование квантовых технологий не может повлечь никаких последствий кроме цифрового результата. Откуда взялась такая презумпция - понятно. У нас почти всех есть компьютеры. И единственный результат, который они выдают - это результат вычислений. Правда, еще немного они греются. С квантовыми технологиями может получиться еще один эффект: из ничего возникнет новая материя (и энергия). Повторяю - из ничего. Что это будет значить? Может, компьютер просто потяжелеет грам на сто. А может получиться и иначе, количество материи может оказаться совсем большим. И количество энергии может оказаться совсем большим. Пых, и всем - до свидания! К сожалению, это не мои досужие диванные домыслы. Человечество сует свой нос туда, куда его никто не просил. И при этом невозможно предсказать, какие возникнут последствия. Пока не попробуешь - не узнаешь. А человек, на свою беду, слишком любопытное существо. Раскрыть всю ветку (4 сообщений в ветке) 
| 0 sergey4, средневековый ты человек. 
| 0 jadefalcon, Сейчас выясним, кто из нас средневековый. Какое-то разумное время назад Велихова пригласили стать членом РАЕН. Велихов не стал прямо отказываться, но сказал примерно следующее: его согласие или несогласие зависит от того, как ему академики ответят на его вопрос, будет ли РАЕН рассматривать проекты, предусматривающие получение энергии из ничего. Вроде бы, по разумной логике такие проекты - заведомое шарлатанство, вечный двигатель. Но смысл вопроса Евгения Павловича был такой: он как великий из великих ученых уже знает самые последние достижения науки (то есть то, что я выше описал), а какие-то там академики естественных наук про такое, небось, вообще и не слыхивали. Зачем состоять членом академии, где сидят невежды? Я, может быть, и средневековый человек. Но несмотря на это, не поддающийся обычному разумному объяснению эффект действительно существует: при определенных условиях из ничего возникает материя и энергия. Кстати, это и проблема подбора материала для квантовых компьютеров, именно так этот зловредный эффект и мешает добиться результата. Иногда при этом говорят о декогеренции. В окружающем нас с вами мире вообще много чего необычного. По теории, например, масса Солнца должна уменьшаться. Но есть основания полагать, что масса Солнца не уменьшается, а растет. Вопреки всем теориям 
| 0 sergey4, кул стори, Гарри Поттер. 
| 0 sergey4, "Сейчас выясним, кто из нас средневековый. " Вы даже до средневековья не дотягиваете) кОЗУ - самая обычная неквантовая память, о чем и в статье говорится) Методы доступа к ней меняются) Никакой квантовый компьютер не будет давать энергию из ничего) И да, Велихов вступил таки в РАЕН, хотя обычно ученые это сборище фриков(таких там не меньше 30% членов) стараются обходить стороной, многие РАЕН эту самую покинули по тем же соображениям. Вечный троечник... 
| -1 Это область в которой у России есть шанс. По обычным процессорам шансов догнать нет. Раскрыть всю ветку (2 сообщений в ветке) 
| 0 Denis_s_Estonii, России не надо никого ни в чем догонять. Наоборот, Россия, используя свои уникальные геофизические, климатические, интеллектуальные и метафизические факторы, в состоянии и должна дать себе и миру новые уникальные и прорывные технологии, став единственным их обладателем и недосягвемым лидером для остальных. 
| 0 Denis_s_Estonii, Когда я был молод, я считал, что секреты краснодеревщиков безвозвратно утеряны и мы обречены сидеть на рубленных стульях за рубленными столами. Позже оказалось - это заблуждение. 
| 0 народ объясните мне пожалуйста чем этот квантовый компьютер отличается от компа из СССР 1959 года выпуска "Сетунь"? Раскрыть всю ветку (9 сообщений в ветке) 
| 1 IDis, примерно тем же, чем биологический мозг отличается от калькулятора. Представь себе яму, которую надо заполнить. Бинарный алгоритм заполняет кирпичами: 1). Сюда, да/нет? 2). Заполнено, да/нет? Квантовый алгоритм заливает яму до краёв цементом. 
| 0 jadefalcon, у обычного компа минимальная ячейка памяти бит (да, нет) у Сетуни минимальная ячейка памяти тетрайд, тетрайд может хранить значение от -364 до +364. почувствуй разницу. 
| 0 IDis, у Сетуни три значения, у квантового кубита неопределённое число. То есть у Сетуни мы точно знаем значение кубита, у кватового компа мы МОЖЕМ узнать его значение. Лично я считаю, что зря отказались от Сетуни. 
| 0 чудь вычегодская, выражусь немного иначе: поскольку в квантовом компьютере кубиты связаны между собой, мы можем узнать конфигурацию всего массива задействованных кубитов. 
| 0 IDis, ты всё-таки не понял. Что двоичный процессор, что троичный, обрабатывают информацию последовательностью инструкций. Квантовый процессор же способен выработать решение на ВСЕ условия задачи за один цикл. 
| 0 jadefalcon, все процессоры имеют один цикл. как только цикл завершается программа завершает свою работу. while (1){...} или имеется ввиду за один такт? какое решение квантовый компьютер может обработать за один такт? определить состояние регистра? найти все родинки на лице? 
| 0 IDis, суди сам: "Современные классические компьютеры применяются для моделирования простых молекулярных систем, но усложнение последних приводит к экспоненциальному росту необходимого для расчётов времени. Квантовые же вычисления привлекают исследователей возможностью решения некоторых видов слишком сложных для традиционной цифровой логики задач. Вместо битов с двумя состояниями в квантовых системах информация представлена кубитами, которые могут находиться в третьем, неопределённом состоянии одновременно ноля и единицы. В квантовых операциях одна последовательность кубитов представляет одновременно все возможные значения 1 и 0, поэтому количество вычислений значительно снижается. Для получения результатов измеряются конечные состояния кубитов. "Поскольку классические компьютеры неэффективны, если вы моделируете что-нибудь большее чем четыре или пять атомов – например, химическую реакцию или комплексную молекулу, – это очень быстро становится неразрешимой проблемой, - поясняет Джеймс Уитфилд (James Whitfield). – В лучшем случае химики получают приблизительные результаты". Аспару-Газик с коллегами использовал закодированную в двух так называемых запутанных фотонах информацию. Использовался квантовый алгоритм, являющийся вариантом алгоритма Шора для взлома криптографических схем. "Вы передаёте алгоритму две вещи: единичный контрольный кубит и регистр из кубитов, закодированных некоторой относящейся к химическим системам цифровой информацией, – объясняет Уайт. – Контрольный кубит запутывает все остальные так, что выходное значение – 1 или 0 – даёт представление об энергии химической системы". Каждый последующий запуск увеличивает точность. Вычисленные энергетические уровни были результатом 20 квантовых измерений, которые Уайт сравнивает с 20-разрядным числом в плане точности. Поскольку иногда ошибки могут приводить к замене 0 на 1 или наоборот, 20-шаговый процесс был повторён 30 раз. Энергия молекулярного водорода рассчитывалась как функция дистанции от смежных молекул. В итоге совпадение с теоретическими предсказаниями оказалось исключительно точным. По словам исследователей, система из 128 кубитов сможет превзойти классические компьютеры как инструмент для задач химии, а для работы криптографических алгоритмов нужны тысячи." 3dnews.ru/585594 И, как ни странно да, квантовый компьютер сможет "найти все родинки на лице", поскольку генетика ни что иное, как очень сложная химия. 
| 0 jadefalcon, Ну хорошо представим что у нас есть напряжение от 0 до 1 вольта. Т.е. бесконечное количество вариаций. Провод болтается в воздухе и ловит помехи (неопределенное состояние) и он получает определенность только когда подключаем соответствующую подтяжку от 0 ... до +1 вольт. И как это позволяет производить мгновенно расчеты? В чем его скорость? 
| 0 IDis, А квантовый компьютер обрабатывает информацию со скоростью 2 в степени количества кубит. Т.е. 1 операция 50-кубитного компьютера эквивалентна 2 в 50-й степени операций обычного. Есть проблемы с универсальностью. Квантовых алгоритмов более эффективных чем обычные пока найдено немного. 
| 0 "Проблема измерения" стала основным камнем преткновения в квантовой механике. Полное освобождение энергии, заключенной в веществе, происходит в процессе аннигиляции, когда все данное количество вещества превращается в поле. Обратный процесс — представляет собой переход поля в вещество (которое образуется из наделенных динамической массой частиц этого поля). Носителями высококонцентрированной энергии являются сложные частицы вещества — молекулы, атомы и их ядра. В классической физике однако есть понятие замкнутой и открытой систем. Энергетическое взаимодействие между отдельными материальными телами связано с наличием потока энергии, идущего от одного взаимодействующего тела к другому (при этом энергии необходим какой-либо носитель). Существующие ныне объекты природы состоят из целого ряда фундаментальных частиц, отличных по своему размеру и удерживаемому энергетическому заряду. Физики и астрономы несомненно знают о так называемой скрытой материи, составляющей 97% массы Вселенной. Ранее говорили об эфире, заполняющем мироздание (однополярный и многополярный мир теоретически всего лишь преобладающая структура реальности, а набор компонентов из которого там физически может сформироваться все сущее — ограничен). Раскрыть всю ветку (2 сообщений в ветке) 
| 0 Есть анализ и есть синтез. Возвращение к теории мирового эфира больше похоже на синтез! Но мозгов, наверное, не хватит. И правильно сказали выше: "Не стоит соваться туда, куда не положено" Нет таких полномочий. Порождением будет только анархия. 
| 0 W - tmb, термин эфир прекрасно бы подошел к тому, что сейчас мы называем вакуумом. Вот только фрики настолько запоганили термин эфира, что уже не судьба. Фрики - это те, кто считаете, что 97% массы - эфир, заполняющий мироздание. Вакуум и темная материя/темное вещество - совсем разные вещи. 
| 1 "... назначая каждому кусочку информации определенный адрес, доступ к которому может быть получен случайным образом" - аффтар - лох, не имеющий даже смутного представления о программировании. Никакого случайного доступа, под каждый кусок данных выделяется определенный(!) объем памяти с совершенно однозначным определением начального адреса. Или, в самом примитивном случае, используются регистры данных процессора. Программа не может шарить по карманам в поисках нужного платка. "... кубиты остаются уравнениями ... при этом их значения могут включать элемент случайности" - не "могут включать", а включают в обязательном порядке. Отмените принцип Гейзенберга, и уж тогда заживем. "Правительство США серьезно относится к квантовым технологиям " - э-э-э... сдается мне, что исключительно по причине совершенно безопасного распила бабла. "... обычная оперативная память состоит из данных, необходимых для работы программ" - гм... вообще-то, обычная оперативная память состоит из полупроводниковых микросхем различного объема. Если этот горе-писатель имеет в виду, что RAM используется для размещения данных, то изрядно ошибается. В этой оперативной памяти в первую очередь размещается исполнимый код программы. В случае, если свободного пространства - для кода или данных, - не хватает, то применяется технология оверлея, которой больше 50 лет. Для порождений форточек поясню: MS называет этот механизм DLL. "... программы получают к ним доступ путем уточнения адреса битов" - да не к битам обращаются программы, аффтар!!! Для любого оператора четко обозначен тип данных, с которыми он работает - строка символов, целое, с плавающей точкой и т.п.. "... вы можете получить сумму ячеек набрав (А2+В2)" - ага, набрали, а там нет ничегошеньки! И данные находятся совсем в других местах. Или еще лучше - набрали, а тип данных "символы", и пользователь чешет репу, пытаясь понять "что бы это значило?!" "... каждый адрес в ОЗУ — это просто последовательность битов" - гм... после загрузки ОС в большинстве случаев по любому адресу - бесполезный мусор. И толковые программеры при выделении сегмента памяти сразу же его заполняют, как правило, символьными или цифровыми нулями ( инициализируют). Совершенно мутная и бесполезная статья о т.н. технологии, которая пытается обойти один из фундаментальных принципов квантовой механики. Раскрыть всю ветку (4 сообщений в ветке) 
| 0 RJDio, может просто Вы не поняли смысл статьи?) "статья о т.н. технологии, которая пытается обойти один из фундаментальных принципов квантовой механики." А кто сказал, что необходимо измерить координату и импульс, чтобы получить значение?) Может достаточно просто импульса?) 
| 0 RJDio, линейная алгебра Вам в помощь) Мы там во времена учебы прекрасно решали системы уравнений и таки находили собственные числа, собственные векторы... А вообще странно, что лох, не знающий линейной алгебры, взялся рассуждать о статье) 
| 0 Макс11, вы вот это все к чему написали? 
| 0 RJDio, Тут проблема перевода. RAM - random access memory действительно дословно "память со случайным доступом". Хотя на самом деле конечно "с произвольным".
Показать новые комментарии (0)Serg.ham
jadefalcon
sergey4
jadefalcon
sergey4
jadefalcon
Макс11
Denis_s_Estonii
SirPеrsival
Nabech
IDis
jadefalcon
IDis
чудь вычегодская
jadefalcon
jadefalcon
IDis
jadefalcon
IDis
aversoft
W - tmb
Vbifymrf
Макс11
RJDio
Макс11
Макс11
RJDio
aversoft
в ответ(Показать комментарийСкрыть комментарий)