Квантовые вычисления кажутся жутко раздутой областью. Деньги текут, заголовки кричат, стартапы стартапят. А в это же время специалисты тупят глазки и напоминают, что мы сделали лишь первый шаг на пути в тысячу ли.
Однако все это меркнет на фоне искусственного интеллекта. Поток инвестиций в ИИ больше на порядки, а заявления громче. Оно и понятно — недавние успехи машинного обучения (ML) многообещающи.
Но исследователь ИИ в гугле (разработчик Tensor Flow и Keras) выкатил 60ти страничный манифест, в котором sergey_57776/%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BB%D1%8C-%D0%B8%D0%B8-%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D1%8B%D0%B9-%D0%B8-%D0%B5%D0%BC%D1%83-%D0%BD%D1%83%D0%B6%D0%BD%D0%BE-%D0%BB%D0%B8%D0%B1%D0%BE-%D1%82%D1%80%D1%83%D1%81%D1%8B-%D0%BD%D0%B0%D0%B4%D0%B5%D1%82%D1%8C-%D0%BB%D0%B8%D0%B1%D0%BE-%D0%BA%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA-%D1%81%D0%BD%D1%8F%D1%82%D1%8C-b5167f19d6ad">заявляет, что ML, конечно, наше все. Но, где тут интеллект? Да, мы научились обучать компьютер выполнять узкую задачу — ценой долгих тренировок на колоссальных объемах данных. Но полученный алгоритм как плохой ученик: зазубрил задачу, но "плывет", если делаешь шаг в сторону.
Важнее, как утверждает автор, что мы тоже "плаваем" в своих представлениях. Мы не понимаем ни что такое человеческий интеллект, ни что такое искусственный. А значит не умеем их сравнивать. В итоге, мы идем к чему-то, чего не понимаем, не зная как оценить прогресс в пути.
В этом плане с квантовыми вычислениями ситуация кажется прозрачнее. Дорога ухабиста, но различима. А дорогу осилит идущий.
Какая крутая анимация про то, что никакой интернет-зависимости нет, – в стилистике мультика "Супертюрьма" или чего-то подобного.
Читать полностью…
Доброе утро страна
Гром гугловского quantum supremacy прошел по планете и разбудил родное "а чем мы хуже". Росатом наскреб 24 млрд рублей (~$375 млн.) и решил построить "отечественный квантовый компьютер". Когда привычный скепсис проходит появляется любопытство: можно ли что-то сделать на эти деньги?
В целом, можно. Во всем мире за последние 2 года в квантовые стартапы было привлечено $450 млн., а крупнейшие компании оцениваются примерно в $100 млн. При чем там не все деньги идут на компьютеры: есть еще квантовые сенсоры, коммуникации и пр.
В общем, денег могло бы хватить на неплохой движ, с блекджеком и 30-50 кубитами через 5-7 лет. "Но"? А что "но"? Юра, еще не все потеряно.
Entanglement
Да, мы можем так "запутать" частицы, что пошевели одну и вторая мнгновенно про это узнает (как когда вы надеваете носок на правую ногу, второй моментально становится левым). Но нет, это не про мгновенную передачу информации. Это про телепортацию!
При чем телепортацию квантового состояния целиком. Чтобы вы понимали масштаб, проведу аналогию с обменом идеями (но лишь аналогию, это не про ересь типа "квантовое сознание"!). Обычно мы обличаем мысль в слова и передаем их предложение за предложением. А тут у нас есть возможность передать мысль целиком, послав, условно, лишь 2 буквы. Правда изначально у нас должны быть пара запутанных мыслей, но с этим проблем обычно не возникает🙂
А если чуть серьезнее, но так же на пальцах, то вам сюда.
Красоты и философии пост
Весь научпоп о физике пропитан идеей о математической красоте современных теорий и удивительных симметриях мироздания. Собственно так нам говорят и в университетах: по теореме Нётер каждой инвариантности соответствует закон сохранения. В итоге целое поколене физиков выросло на этих принципах, дескать где-то в глубине все должно быть красиво и симметрично, просто мы еще не докопали.
Но вот появляются книжки о том, что этот подход нас никуда не приведет: Вселенная (читай: Теория всего) не обязана описываться математически элегантно. А в новой статье и вовсе строго доказывается, что для объединения квантовой теории и гравитации необходимо, чтобы глобально все симметрии были нарушены. И, кстати, без наших любимых quantum error correcting codes не обошлось.
Потрясающая статейка, где понятным языком отвечают на 2 вопроса, резонно возникающих у каждого, кто сталкивался с квантовыми компьютерами: 1) как их сравнивать с обычными компьютерами; 2) почему их нельзя заменить классическими суперкомпьютерами? На первый вопрос ответила команда из Quantum Artificial Intelligence Lab at NASA (чиво?), предложив в виде теста задачу по симуляции эволюции квантового хаоса (ЧИВО??). И пока, естественно, классический компьютер выигрывает. Более того, суперкомпьютеры растут и сегодня могут эмулировать квантовые компьютеры с 121 кубитом, а у нас пока в лабораториях самый мощный с 51 кубитом. Так откуда тогда вся эта шумиха? Все до обидного просто: суперкомпьютеры потребляют электричества как небольшой город, в то время как квантовый нужно только охлаждать - и это ответ на второй вопрос.
Читать полностью…
Что происходит, когда в одной лабе встречаются 4 постдока: 2 физика, программист и химик? Правильно, они создают компанию, которая будет заниматься разработкой бизнес решений для крупных компаний с использованием квантовых вычислений и эта компаний привлекает $21 миллион инвистиций! Отличная история про то, как ученые поняли, что для того, чтобы технология развивалась, нужно дать бизнесу понять, зачем она нужна. https://bit.ly/2DlXqPz
Читать полностью…
bit.ly/2TrSz4T
Статья о том, что изучение свойств квантовых вычислений поможет лучше понять — внезапно — пространство-время. Физики давно пытаются вписать гравитацию в рамки квантовой теории поля, а тут выяснилось, что уж слишком похожа одна из моделей вселенной на quantum error-correcting code. А черные дыры - это места, где ошибок вычислений (чего?) произошло слишком много. Более того, минообороны США инвестирует в исследования гравитации, т.к. в частности это может помочь в построении квантовых компьютеров. bit.ly/2QVIZoZ . Такие вот потенциальные прорывы, где не ждали!
https://bit.ly/2ENwtGx
Краткая статья о свежем эксперименте, который показал, почему квантовая передача данных эффективнее классической. При чем начинается она зловеще, напоминая, что, мол, о квантовых вычислениях говорится много, но чем дальше в лес, тем больше сомнений в их превосходстве над обычными. А вот с передачей данных дело обстоит иначе, да и теоретические доказательства есть. В итоге, ученые взяли простую коммуникационную задачу, которую невозможно быстро выполнить обычными методами, и решили квантовомеханически, передав всего один фотон. Заканчивают оптимистично: давайте объединим вычисления и передачу данных, тогда будет проще доказать квантовое превосходство.
Гугл, конечно, корпорация зла, но очень умная. Ребята хоть и хайпуют на квантовом превосходстве, но этим не ограничиваются.
Так, у них работает Леонард Сасскинд - отец теории струн, который еще и подержал свечку при создании голографического принципа. А принцип этот многообещающий. Он говорит, что если ты хорошо шаришь матан то под определенным веществом углом разницы между гравитацией и квантовой теорией поля нет.
Правда хорошо бы получить пруфы в виде экспериментов. Гравитацию измерять сложно - она оч слабая - поэтому давайте что-то проэмулируем. Черные дыры там, кротовые норы. Кроме шуток, это именно то, что предлагает гугл! По кротовым норам можно перемещать что угодно, например информацию, а значит нам нужны квантовые компьютеры установки, работающие с кубитами. Что интересно, их красавец, продемонстрировавший supremacy, тут не подходит.
В итоге, мы дожили до экспериментов с гравитацией в комнатных условиях, но немного в ином (не менее интересном) обличии. А все потому, что когда паттерны квантовой запутанности достаточно сложны, появляются, как голограмма, новые эмерджентные свойства: пространство, время и гравитация. Иными словами, открепляйтесь от поликлиник - вы не падаете с Земли по другой причине.
Quantum supremacy is like a horse race where you don’t know how fast your horse is, you don’t know how fast anybody else’s horse is, and some of the horses are goats
Самая популярная лошадь - кубиты на сверхпроводниках. Еще есть ионы, квантовые точки и темная лошадка - топологические квантовые компьютеры (это как струны: все обсуждают, но никто не видел). А еще свет. Свет - наш бро. Он спокойно живет вне холодильника, относительно быстро перемещается и долго хранит информацию. Правда он плохо взаимодействует с себе подобными. Да и, честно говоря, мы плохо умеем создавать одиночные фотоны.
А еще компьютеры на свете строят на кремнии - материале, из которого делают классических собратьев. Это значит, что туда можно легко добавлять электронные компоненты для создания гибридных устройств. Т.е. в вашем iphone 16 будет мини процессор для рассчета оптимального маршрута до ближайшей палатки с шаурмой (нет). Наверное поэтому стартап, разрабатывающий квантовые компьютеры на фотонах, недавно привлек рекордные для индустрии $230 млн.
Интересно, когда лошадки начнут превращаться в единорогов.
Во время золотой лихорадки больше всех обогатились продавцы лопат.
Большинство квантовых компьютеров работает с кубитами на сверхпроводниках, которые нужно держать в холоде. Для этого нужны специальные холодильники. Рынок этих холодильников монополизирован финской компанией BlueFors, которая со скандинавским спокойствием требует за них по $0.5 - $1млн. за штуку. Далее нужны кабеля, которые выделяют минимум тепла. Этим занимается уже другой монополист - японский Coax Co.
В итоге, появляется рынок технологий для работы с отдельными квантовыми объектами. И даже если квантовая лихорадка пройдет, а квантового компьютера мы в сите не обнаружим, лопаты пригодятся для строительства чего-то другого, еще более интересного.
Только ленивый сегодня не жалуется на нескончаемый поток информации — и это касается не только бесконечных лент соцсетей. В любой научной области ежедневно появляется с десяток новых исследований, а на полках пылится еще лет сто накопленных работ.
Но люди делятся на два типа: одни в этом потоке тонут, а другие — учатся плавать. Как именно? Michael Nielsen, например, предлагает «networked science» — новую концепцию исследований, которая активно использует преимущества мгновенного обмена информацией.
Ещё можно плыть не самому, а попробовать построить корабль, который будет дрейфовать без указаний — и посмотреть, куда занесет. Так сделали ребята из Berkley Lab: они скормили 3.3 млн. статей в области материаловедения, опубликованных до 2000 года, алгоритму, который превращает используемые слова в вектор в 200-мерном пространстве. Причём вектора можно складывать и измерять расстояние между ними. Например, "король" — "королева" = "мужчина" — "женщина". Таким образом алгоритм понимал связи между словами и, следовательно, природными материалами.
В итоге, алгоритм, не имея представления о сути статей, воспроизвел вид таблицы Менделеева (см. фото) и предсказал новые материалы, которые были описаны в работах после 2000 года.
Так или иначе, исследователю-одиночке становится всё труднее. Ждём, что передовые разработки будут вестись в коллаборации с другими учёными — и не обязательно белковыми =).
Вот это мне нравится: Microsoft и Alphabet (т.е. Google в привычных терминах) вместе решили готовить кадры, способные работать на квантовых компьютерах. И не просто решили: они разработали и запустили учебный курс, причём относительно короткий (ожидаемое время прохождения — от 16 до 24 часов). Курс небесплатный, но начало пока можно попробовать бесплатно, модель try & buy все шире внедряется в онлайн-образование.
Создатели обещают, что к концу курса слушатели смогут написать свои первые 100 строк работающего квантового кода — и для этого им не придётся становиться гуру квантовой физики.
Такой способ подготовки будущего не может не радовать;)
https://brilliant.org/courses/quantum-computing/
Главным препятствием на пути к серьезным квантовым компьютерам является нежелание кубитов оставаться в нужных состояниях при воздействии внешнего окружения (декогеренция). Отсюда такой зоопарк, когда дело доходит до реализации - хочется и стабильности и масштабируемости. Поэтому так интересен результат, полученный учеными из Австралии: в 2015 они построили первую квантовую систему на кремнии (который хорошо изучен, т.к. на нем построены все классические компьютеры), а на днях показали 98% и 99% уровни устойчивости для двух- и одно-кубитных операций соответственно.
Ученые считают, что это даст им преимущество в гонке квантовых компьютеров, которые они называют "this century's space race".
Ну и правда, кремниевый квантовый компьютер звучит куда реалистичнее, нежели Superconducting или Trapped ion quantum computer =)
Простенький, но веселый видос про то, чем квантовые компьютеры НЕ являются. От дерзкого Скотта Ааронсона между прочим - выдающегося теоретика в области квантовых вычислений. Математик, но, судя по видео (и его знаменитой книге "Квантовые вычисления со времен Демокрита"), с физикой его связывает что-то большее, нежелеи слово "квантовый" в названии дисциплины =) https://bit.ly/2hp23gk
Читать полностью…
Для желающих проникнуться красотой и мощью идей, стоящих за квантовыми компьютерами, горячо советую книгу пионера в этой области Девида Дойча "Структура реальности" https://bit.ly/2AexIL6. Она есть на русском и написана хорошим языком. Особой прелестью является то, что Дойч - самый настоящий ученый ( он придумал один из первых квантовых алгоритмов, демонстрирующих преимущество квантовых компьютеров над классическими https://bit.ly/2SnBgSq), а не журналист, отчего даже самые мозговыносящие идеи проще воспринимать всерьез.
Читать полностью…
https://bit.ly/2GBCEPX
Интересно, к чему приведет подобное вливание денег. С одной стороны хорошо, ведь появятся гранты, открются новые рабочие места, а частные источники финансирования обратят внимание на эту область. Возможно даже Россия, которую зачем-то упомянули, захочет составить конкуренцию Штатам, что взбодридт нашу систему. С другой стороны, кто заказывает музыку, тот девушку и танцует, а значит и упор в разработках будет на криптографию и приложения в военном деле. Манхеттэнский проект в этом смысле плохой пример.
