Лучший Обровец рекламирует Wargaming

📣SportmasterLab разыгрывает деньги прямо сейчас!!!🎁

В Конгресс Холле начался доклад “Что может квантовый компьютер?” / Анатолий Дымарский (Сколтех)

Комментирует Иван Глушков, ведущий подкаста devzen

Ускоренная программа доклада покрывает курс для студентов, который идет 2 семестра!

А нам за 25 минут расскажут все

Начинаем издалека, объясняем, что такое обычный компьютер, машина Тьюринга, память, вычислительное устройство, детерменизм.

Объяснение мысленного эксперимента про “Кота Шредингера” https://ru.wikipedia.org/wiki/Кот_Шрёдингера

В квантовой механике нельзя спросить “регистр памяти - это 0 или 1?”, вместо этого есть суперпозиция величин, и правильный вопрос “какова вероятность нуля?”
Тарелки на слайде все еще целые, когда дверь шкафа откроют - они разобьются и будут разбитые.

Система находится одновременно во всех состояниях. Все значения представлены в суперпозиции с какой-то вероятностью.

С точки зрения обычного компьютера в памяти хранятся нули и единицы. Любое число или любая строка - это последовательность нулей и единиц. Число 8 - это “00001000”.
С точки зрения квантового компьютера память - это состояние системы кубит, есть вероятность каждой возможной комбинации этих кубит: p(00000001), p(00000010), …
Один квантовыц бит содержит два числа. 1 кубит = 2 числа (вероятность иметь ноль и вероятность иметь один). 8 кубит = 2^8  = 256 чисел.

Обровец делится впечатлениями от доклада:

Доклад про квантовый компьютер, квантовую механику и суперпозицию – зомбирует и перетаскивает на свою сторону. Если бы Шелдон Купер был русским, он бы выступал на Хайлоуде СЕЙЧАС!

Система n квантовых битов кодирует 2^n чисел.
Система из 50 кубит не может быть эмулирована классически (квантовое превосходство)

Квантовая механика имеет вероятностную природу, а нужен точный ответ. Как оно совмещается?
Есть важный класс задач (NP), решить которые сложно, но проверить правильность решения очень легко.
Квантовый компьютер может “угадывать” правильный ответ. Система как бы “ищет” лучший вариант, потому что он более вероятен. И хотя в целом система всегда дает вероятности, правильный ответ имеет наибольшую вероятность.
При этом первый запуск квантового компьютера (программы на нем) может не привести к правильному решению. Но это легко проверить (см выше). И можно запустить еще и еще раз.

Так что же может квантовый компьютер?
- Алгоритм Шора показал (25 лет назад), что квантовый компьютер может “угадывать” разложение числа на множители. Это дает экспоненциально ускорение по сравнению с обычным компьютером.
Вся современная криптография работает на идее разложения числа на множители, и поэтому индустрия отчаянно развивает квантовые компьютеры.
Применить на практике метод Шора сложно - нужно иметь большое количество кубит.

- Но даже маленький квантовый компьютер может помочь с другой задачей. Любой квантовый компьютер может помочь решать оптимизационные задачи, поскольку система всегда сходится к состоянию равновесия (“основное состояние”).

Возможные области применения
- Криптография. Но не сейчас, позже.
- Оптимизационные задачи
 - Научные вычисления: фармакология (поиск новых формул лекарств, понимание, как ведут себя протеины), наука о материалах (симулировать поведение материала)
 - машинное обучение, искусственный интеллект. Можно комбинировать обычные вычисления и квантовые алгоритмы. Это позволит сильно ускорить алгоритмы.
 - транспорт, энергетика, логистика. Очень много оптимизационных задач в реальном секторе. Например, оптимизация потребления энергии во всей стране.

IBM - один из лидеров квантовых вычислений. Например, в интернете можно найти информаци о D-Wave