Физики впервые провели квантовые облачные вычисления

Множество различных связанных состояний фотонов может использоваться для проведения распределённых вычислений, доказали исследователи (иллюстрация Equinox Graphics).

Новый опыт показал, что квантовые компьютеры, находящиеся в разных местах, можно совершенно безопасно (в плане защиты информации) соединять и использовать как «облако», причём результат вычислений будет доступен только инициатору расчётов.

Распределённые и облачные вычисления при помощи обычных компьютеров давно используются для обработки больших массивов данных и для организации сервисов.

Но до сих пор под вопросом оставалась возможность создания аналогичных сетей из квантовых компьютеров. Ответ был неочевиден ввиду специфики квантовых вычислений. Требовался опыт.

Квантовые компьютеры в теории должны обладать существенно большей скоростью вычислений (для ряда задач), чем обычные машины. Всё дело в использовании явлений квантовой физики (суперпозиции состояний, квантовой неопределённости, квантовой телепортации…). Однако пока такие системы только начинают выходить за стены лабораторий (фото Erik Lucero).

Антон Цайлингер (Anton Zeilinger) из университета Вены и международная команда физиков совместили в одной установке квантовый компьютер и систему квантовой криптографии, выполнив то, что авторы исследования назвали «слепыми квантовыми вычислениями» (Blind Quantum Computing).

Принцип их заключается в том, что некий пользователь, обладая квантовым компьютером, возлагает часть работы на сторонний аппарат (условно — квантовый сервер), при этом последний выполняет необходимые операции, не имея самих данных, не зная, по сути, ни какова общая задача, ни что он в данный момент делает.

Сторонний квантовый компьютер из «облака» приготавливает кластер из квантово запутанных кубитов, в свою очередь состоящий из меньших кластеров (серые прямоугольники), но он не знает – что всё это означает (иллюстрация Stefanie Barz et al./ Science).

Для реализации такого «делегирования полномочий» у первого человека должно быть оборудование для приготовления кубита в определённом состоянии (в данном случае физики манипулировали единичными фотонами с разной поляризацией) и отправки его на другой компьютер.

Судя по результатам предыдущих опытов, для такой переправки на некое разумное расстояние вполне можно использовать то же оптоволокно, что применяется для переправки обычных цифровых данных в Интернете.

Вместе с кубитами в Сеть посылаются инструкции по их преобразованию. Второй аппарат запутывает полученные фотоны (состояние каждого ему неизвестно, ведь при попытке его измерить он изменит частицу), выполняет над ними манипуляции по заданным правилам и отсылает результат (изменённые кубиты) обратно по оптоволокну.

Только первый пользователь может интерпретировать полученные данные, ведь только он и знает начальные состояния отправленных частиц.

Как наглядно объясняет BBC News, к примеру, человек желает найти все пары чисел, которые при перемножении дают 2012.

Само это число знает только постановщик задачи, а для стороннего компьютера, рекрутированного для выполнения алгоритма поиска, инструкции выглядят бессмысленным набором чисел, с которыми нужно выполнить некие действия.

«Квантовый компьютер не различает, например, расшифровал ли он некий код или искал записи в телефонной книге», — поясняет один из авторов работы Стефани Барц (Stefanie Barz).

В результате проведенного опыта учёные показали, как можно вслепую выполнять ряд квантовых алгоритмов (в частности, алгоритм Гровера).

После того как квантовые компьютеры будут в полной мере отработаны и появятся во множестве институтов, а потом и в домах, принцип распределённых расчётов вслепую, апробированный Стефани, Антоном и их коллегами, позволит неограниченно наращивать мощность квантовых систем, просто соединяя отдельные машины через оптоволоконную сеть.

(Подробности опыта можно найти в статье в Science.)



Физики запутали два удалённых алмаза

2 декабря 2011

Создан квантовый чип с архитектурой фон Неймана

2 сентября 2011

Учёные обнаружили новый феномен квантового мира

1 августа 2011

Предложено охлаждение компьютера за счёт стирания памяти

7 июня 2011

Впервые квантовый компьютер продан клиенту

1 июня 2011
  • Константин Селезнев  20 января, 18:19
    Мой компьютер уже участвует в системе распределенных вычислений проекта World Community Grid, уже набрал 58156 очков. =)
    ОтветитьНравится
  • Роман Сурков  20 января, 18:34
    SETI@home и Einstein@home — в первом около 40 килоочков, во втором — около 30 :) Хочу квантовую видюху! :)
    ОтветитьНравится
  • Николай Белойван  23 января, 12:47
    Хотелось бы побольше узнать о WCG, а точнее об их ПО. Как оно работает и не будет ли мешать мне в игрушки играться ;)
    ОтветитьНравится
  • Аристарх Маяков  21 января, 07:05
    Похоже, Константин и Роман не поняли о чем данная статья.
    Не об удаленных вычисления как таковых, а как минимум о том, что работая на квантовом удаленном сервере :-)
    ...во-первых реально.
    ...во вторых соблюдается полная конфеденциальность при получении результата вычислений.

    Оба этих результат вполне способны привести к революции (и эволюции) информационных технологий да уровня, как их описывают многие фантасты.

    Дома будут стоять исключительно дешевые терминалы, а вся работа выполняться в Облаках.

    ОтветитьНравится
  • Константин Селезнев  21 января, 10:42
    Слишком много данных. Тогда в каждую квартиру должен быть проведен оптический кабель.
    ОтветитьНравится
  • Аристарх Маяков  21 января, 12:31
    Оптика в квартире — это не редкость. Пока доведут до ума квантовые компьютеры — всю витую пару заменят на оптику ИМХО.

    Хотя не исключаю, что «усторевшие» технологии типа интернета по вай-фаю будут иметь свою нишу.

    ОтветитьНравится
  • Алексей Худяков  21 января, 13:36
    На Алтае инженеры связи уже отдали проекты проводки оптоволокна в квартиры своим начальникам. Говорю как человек имеющий доступ к информации на одной из АТС. Проект называется G-Fone. Будут проводить оптоволокно в каждую квартиру. Взялись за это в связи с усилившейся конкуренцией в средствах коммуникации и передачи информации. Только в моем подъезде 4 провайдера. Медная пара уходит в прошлое.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  23 января, 15:59
    в Алтае в крупном населенном пункте?
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  23 января, 16:03
    когда будут квантовые сервера, дома не будет терминалов, терминалы будут в людей встраивать, или поверх людей.
    ОтветитьНравится
  • Алексей Худяков  23 января, 19:25
    По всему Алтаю, во всех городах. Села будут подключать, если до них оптика есть. Оптику до сел тянут.
    ОтветитьНравится
  • Алексей Худяков  23 января, 19:29
    И вообще это не Алтайский проект, а Сибирьтелекома, который охватывает сибирь.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  24 января, 11:22
    Было бы классно наверно жить в горах, на едине с природой и интернетом)))
    ОтветитьНравится
  • Алексей Худяков  26 января, 01:04
    Приношу свои извинения. Добыл больше информации. Проект называется не GFone, а GPONE. Все дело в том, что Сибирьтелеком купил Ростелеком и началось внедрение новых технологий. Про проведение оптоволокна в квартиру можно прочитать на сайте Ростелекома. И, к сожалению, ничего не изменилось в плане предоставляемых тарифов со стороны Сибирьтелекома. Они и раньше предлагали НЕ БЕЗЛИМИТ, так и по новой технологии без лимита не будет (за исключением, некоторых медленных тарифов). В новых тарифах по технологии оптоволокна существуют ограничения порядка 200 Гб, после превышения которых скорость трафика падает до Диалапа.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  26 января, 14:55
    ну 200гб в месяц, на самом деле нормально, у меня так и выходит где то , при том, что я часто качаю фуллхд фильмы
    ОтветитьНравится
  • Александр Лалетин  21 января, 10:59
    Все сущее во вселенной существует по единому принципу, основа которого, самые простейшие механические свойства взаимодействия движущихся фрагментов материи в пустоте пространства. И более этого не существует никаких премудростей в природе бытия. Всегда и везде работает только один единственный механизм. Вектор движения всегда является вектором силы, относительно пространства любое тело всегда находится в состоянии покоя, энергия есть количество движения, и т д. И глубокое познание мира возможно только в этом едином ключе.
    Потому любые заморачивания , якобы проявляемые невероятные свойства материи, всякие неопределенности, являются агрессивной лженаукой, активно препятствующей познанию. Такова суть квантовой механики. И вот для придания авторитета этой лженауке все самые передовые и совершенные технологии величаются квантовыми. Никто вам никогда ясно не скажет чего там именно квантового, но имя это будет упорнейшим образом прикрепляться к любым новейшим разработкам.
    Вот и этот комп, с какого там он боку квантовый, это якобы технологический секрет, да уж, если просто объяснить принцип то слишком будет очевидно что ничего особенного там просто нет, но тогда как его обозвать квантовым, а это обязательно надо, иначе вся эта завеса лжи может просто рухнуть.
    ОтветитьНравится
  • Максим Крутько  22 января, 13:02
    Какая «материя»? Какая «пустота»? Эти категории давно вымерли с «диалектическим материализмом».
    ОтветитьНравится
  • Борис Минтарский  22 января, 13:33
    >Александр Лалетин Такова суть квантовой механики. И вот для придания авторитета этой лженауке все самые передовые и совершенные технологии величаются квантовыми.

    В данном случае суть не в названии, а в том, что теория вполне себе исправно работает и позволяет достичь неплохих результатов при создании практических вещей.

    ОтветитьНравится
  • Александр Лалетин  22 января, 14:02
    Вот на это и был расчет, что работающий прибор будет доказывать трактовку принципа, но только для тех, кому очень хорошо известен реальный принцип, не составляет труда под лживое бормотание состряпать реальную, работающую систему. А в присутствии таковых на земле у меня нет никаких сомнений. Я сам наблюдал летающие тарелки, и мне не надо объяснять что это такое. Возможно, кто-то и сомневается, но это их дело.
    ОтветитьНравится
  • Борис Минтарский  22 января, 14:50
    Александр Лалетин Я сам наблюдал летающие тарелки, и мне не надо объяснять что это такое.

    Александр! Расскажу вам один случай. Дело было зимой. Я вышел покурить на балкон (9-й этаж). Под окнами — парк. В общем — красота. Но дело не в этом. Гляжу в ночное небо и вижу... Батюшки! НЛО летит! Прямо на меня! Над деревьями в парке. Ну я вот так вот стою, смотрю секунд 15, потом не выдерживаю и зову жену. Жена выходит и тоже ахает. В общем — ЗРЕЛИЩЕ!!! Мы им, как заворожённые, любовались больше минуты... Когда ещё увидишь! И даже страшненько так было немного, если честно. А потом до нас дошло.
    Ёлки-палки! Да это ж луна из облаков так проглядывает. Что создаётся ощущение движения прямо на нас. И точно... оказалось — луна. Облака потом рассеялись и сняли все сомнения.
    Вот такие дела.

    ОтветитьНравится
  • Максим Крутько  22 января, 15:36
    Причем тут летающие тарелки? Статья о квантовом компьютере также как и обсуждения.
    ОтветитьНравится
  • Борис Минтарский  22 января, 15:52
    Ну... пардон. Однако ваш собственный коммент тоже в квантовые дела не особо вписывается. :)
    ОтветитьНравится
  • Андрей Данилейко  23 января, 12:41
    Максим, снимите свои оранжевые очки, посмотрите на физику без них. И не цепляйтесь к словам, а попытайтесь понять что вам пишут, даже если это вам не нравится
    ОтветитьНравится
  • Сергей Радьков  22 января, 13:40
    Не верю в конфиденциальность с таком исполнении.
    Узнать состояние всех фотонов тем самым уничтожив их, и потом произвести новые с таким же состоянием.
    В итоге фотоны есть, инструкции по сборке получены, пользователь сервера не видит разницы и думает что всё в порядке.
    ОтветитьНравится
  • Данил Неверов  22 января, 15:04
    >>Узнать состояние всех фотонов
    Как?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Радьков  22 января, 13:42
    Другое дело что инструкции не говорят о цели, ну так это верно для любых вычислений.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Рудый  22 января, 18:43
    и в какие сроки прогнозируется серийное п-во?
    ОтветитьНравится
  • Андрей Данилейко  23 января, 12:43
    Ни в какие. То, что будет выпущено под личиной «квантовый компьютер», на самом деле будет обычный компьютер, продаваемый за большие деньги.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Баринов  23 января, 13:28
    Каким бы ни был «квантовый компьютер» — долго продавать «обычный компьютер за большие деньги» не позволит сам рынок. Если же этот «квантовый компьютер» будет в состоянии проводить вычисления на запредельных скоростях — он найдет своего покупателя. Конечному потребителю в 90% не важно какие технологии используются в товаре, который он покупает — ему важно — какая ему польза от товара. Может хватит холиварить на эту тему?)
    ОтветитьНравится
  • Антон Куперблюм  10 марта, 21:35
    Бред.
    ОтветитьНравится