22 августа 2019, четверг, 14:06
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

09 августа 2011, 09:51

Другой компьютер

Одна из самых горячо обсуждаемых на границе математики, физики и компьютерных наук тем – так называемый квантовый компьютер. Под ним понимается вычислительное устройство, работающее на принципах квантовой механики, с иначе построенной логикой и качественно большими возможностями. Реально ли его создание или он так и останется красивой математической идеей? Об этом мы беседуем с экспертом в области квантовых вычислений, автором идеи топологического квантового компьютера, профессором теоретической физики и компьютерных наук Калифорнийского технологического института Алексеем КитаевымВ сентябре 2008 года известный физик получил за свои теоретические работы стипендию фонда Макартуров, более известную как "Грант гениев". Наша беседа состоялась во время первой Международной конференции по квантовым технологиям, проходившей 13-17 июля 2011 года в Москве. На ней Алексей сделал доклад по теме "Майорановские кубиты" (о них речь пойдет ниже). Напомним, что для того, чтобы создать квантовый компьютер, для работы с информацией ученые должны научиться создавать и точно контролировать отдельные единицы квантовой памяти, которые называются кубитами (квантовыми битами). Интервью взяла Наталия Демина.

Алексей, со времени присуждения вам «Гранта гениев» стала ли идея квантового компьютера более реальной? Или цель кажется пока не очень достижимой? 

В целом создание квантового компьютера – дело долгое. Я не знаю, стала ли она за 3 года более реальной, но что-то интересное, несомненно, произошло. В частности, то, что я рассказывал на конференции про майорановские моды. Появилась надежда их обнаружить. Так что наука идет вперед… 

Как сделать квантовый компьютер – математически понятно, но есть несколько уровней проблемы, которые нужно решить. На дороге к настоящему квантовому компьютеру есть несколько барьеров. Нужно научиться делать кубиты (наименьшая единица информации и элемент для ее хранения в квантовом компьютере - "Полит.ру"), нужно научиться исправлять ошибки, затем нужно делать большое число кубитов, потому что компьютер должен содержать миллионы таких элементов, и все они должны быть надежны, т.е. это многоуровневая задача. Сейчас речь идет о том, чтобы найти физическую систему, на основе которой эту технологию можно начать разрабатывать, все в самом начале. 

Что такое майорановские моды?

Это довольно сложно объяснить. Майорановские моды существуют парами. Такая пара – это необычная степень свободы, которая локализована не в одном месте, а в двух местах. Говоря об обычной степени свободы, я имею ввиду присутствие или отсутствие электрона:  электрон либо есть, либо нет и, как правило, он находится в каком-то определенном месте. Но это не совсем так, когда у нас есть кусок сверхпроводника. Если куперовская пара (связанное состояние двух взаимодействующих электронов) туннелирует (просачивается)  из другого сверхпроводника, то она может сразу раствориться в море других куперовских пар. Таким образом, «море куперовских пар» – нелокальный объект. Пара майорановских мод – это другой нелокальный объект, такой, что одиночный электрон распределяется между двумя модами, и невозможно сказать, где именно он находится. В этой ситуации можно создать систему, где кубит локализован не в одном месте, а в двух. Тогда если шум действует на каждое из этих двух мест по отдельности, то он кубит не портит. Чтобы его испортить шумом, нужно действовать сразу на обе точки. Поэтому он получается защищенным от шума. 

Эта концепция получила свое имя в честь итальянского физика Этторе Майорана (Ettore Majorana, 1906-1938), ближайшего коллеги Энрико Ферми. Он изобрел новый тип частицы – майорановские фермионы. На основе уравнений Дирака он придумал новое решение, которое соответствует этому типу частиц. Есть предположение, что нейтрино является майорановской частицей, но в случае майорановских мод связь с физикой элементарных частиц довольно косвенная. Речь идет не об открытии новой частицы, а о создании необычной степени  свободы в обычной системе, состоящей из электронов. 

Это уже сделано в экспериментах или это теоретическая разработка? 

Пока это теоретическая разработка и сейчас делаются эксперименты, но в них пока речи о кубитах не идет. Нам хочется обнаружить майорановские моды. Предсказаны определенные эффекты, которые характерны именно для майорановских мод. 

Знакомый физик, узнав, что я буду с вами разговаривать, с иронией сказал: «Спроси, каким образом квантовый компьютер сохранит свою когерентность при обычной температуре и естественном шуме». Можете ли вы ответить на этот вопрос? 

Это тяжело объяснить. В том проекте, над которым я работаю, защита от шума достигается путем создания нелокальных состояний. Как я уже пытался объяснить, один кубит распределяется между двумя точками в пространстве. Шум, как правило, локальный, и если что-то происходит, то процесс действует либо на одну точку, либо на другую и кубит не портит. 

А с температурой проблемы уже решены? Возможен ли квантовый компьютер при комнатной температуре? 

Я не думаю, что возможен в ближайшем будущем. Есть другие проекты, которые в принципе могут работать при комнатной температуре, в частности, на атомах азота в кристалле алмаза, но в любом случае при низкой температуре все делается легче. Я думаю, что сначала все будет сделано при низкой температуре. Т.е. пока идет речь о том, чтобы сделать квантовый компьютер любыми доступными средствами. 

В одной из статей о вас написано, что к размышлениям о квантовом компьютере вас подтолкнула книга выдающегося российского математика Юрия Ивановича Манина «Вычислимое и невычислимое». Он в 1980 году выдвинул идею квантовых вычислений. Были ли какие-то другие книги, которые повлияли на вас в детстве и юности и подтолкнули к желанию стать ученым? 

Да, конечно. Но если говорить про детство, то это были книги Мартина Гарднера, а потом, уже немножко позже Якова Перельмана «Занимательная физика», потом книги Ричарда Фейнмана. Книги Фейнмана может оценить человек, который уже изучил физику на школьном уровне. 

Видите ли вы нехватку взаимосвязи между наукой и обществом? Люди не понимают, что происходит сейчас в науке, и наука все больше отрывается от понимания общества. 

Да, есть такое. В этой проблеме есть две подпроблемы. Конечно, ученые должны обращать больше внимания на популяризацию науки. С другой стороны, задачи, над которыми ученые сейчас работают, очень тяжело объяснить популярно. Я даже не знаю, как к этой проблеме подойти. 

Вы сами не собираетесь стать автором научно-популярной книги? 

Нет, я не чувствую в себе таланта популяризатора. Для этого действительно нужен талант. 

Если бы вы выступали перед жителями обыкновенного российского города, то чтобы вы им сказали в ответ на вопрос «Зачем нужны квантовые технологии?»? Что нам стоит ожидать от квантовых технологий и когда стоит ожидать реальных применений? 

Я пока не вижу непосредственных практических применений. Меня больше интересовало использование квантового компьютера для решения других научных задач и разработки новых технологий. Одно из возможных применений – проведение расчетов различных материалов, структур и устройств, которые потом будут работать на практике, то есть квантовый компьютер будет применяться опосредованно, а не напрямую. Квантовый компьютер может также использоваться для криптографии и астрономии.

Есть много других возможных применений квантовых технологий, уже не связанных с квантовым компьютером. Например, сенсоры – в биологии и медицине нужны маленькие устройства. Но поскольку я теоретик, то я не очень хорошо в этом разбираюсь. 

Можно ли будет сделать так, чтобы квантовые компьютеры на равных конкурировали с обычными? Они будут иметь какие-то супер-преимущества? 

Квантовые компьютеры будут иметь преимущества лишь для специализированных задач. 

Т.е. они обычные компьютеры не заменят? 

Нет. Квантовые компьютеры нужны для решения очень специальных задач. Есть задачи, имеющие отношение к криптографии, к расшифровке и в этом смысле квантовый компьютер скорее вреден, чем полезен, потому что придется заменять используемые сейчас шифры. А полезные задачи связаны с моделированием физических систем как для техники, так и для, скажем, физики высоких энергий, где эксперименты провести сложно. Вместо этого мы могли бы их промоделировать и открыть что-то новое. 

Говоря об использовании квантовых технологий в астрономии, что вы имели ввиду? 

Я недавно слушал доклад физика Даниэла Готтесмана (Daniel Gottesman), и идея состоит в том, чтобы использовать какие-то простые элементы квантовой механики в астрономических интерферометрах. Обычно интерферометр работает таким образом: если есть один телескоп, то для того, чтобы получить большое разрешение, нужно очень большое зеркало, такое большое, что часто нереально его сделать. Можно объединить два телескопа, собирать свет от двух телескопов или от большего количества в одну точку и тогда разрешение увеличивается. При этом свет, фотоны, которые приходит непосредственно от звезды, собираются в одну точку. Идея состоит в том, чтобы наоборот распределять фотоны из центрального источника к независимым телескопам и там уже проводить измерения и эта схема может быть более гибкой, чем современная. Можно построить интерферометр с большой базой (т.е. расстоянием между телескопами);  для этого требуется создавать запутанные состояния и распределять их между несколькими телескопами. 

Сейчас вы работаете в США. Вам пришлось уехать из России по финансовым причинам? 

Финансовые причины играли роль, но основная причина была другая. Я работал в институте им. Ландау, это было замечательное место в Черноголовке, это самое лучшее, что я видел за свою жизнь. Это была очень хорошая среда, и там можно было получить ответ на любой вопрос, потому что были специалисты практически из всех областей физики. Я уехал собственно потому, что постепенно люди разъезжались из России. К 1998 году уже было мало возможностей для научного общения. Я видел, что в США условия для занятий наукой будут лучше. 

Сдавали ли вы знаменитый теоретический минимум? 

Нет, я сдавал лишь один экзамен по теории поля. Я также пытался сдать теоретический минимум по квантовой механике, который давал право поступить в теоргруппу института  им. Ландау. С первого раза не получилось, потом я сдал обычный вступительный экзамен... 

Если говорить о финансировании фундаментальной науки, то можете ли вы сравнить условия работы в России и США? 

Я не очень знаком с тем, как работает наука в России. Я общался с людьми, которые работают в России и в основном они недовольны существующей ситуацией, но в деталях я проблему не знаю. Насколько я понимаю, основное недовольство в том, что система организации науки сильно забюрократизирована и не учитывает реальные потребности науки. 

Все ли идеально с организацией науки США? 

Нет, конечно, не все. Идеально невозможно сделать, но там оно более-менее работает. Опять таки я не интересовался в подробностях, как работает американская система. 

Вы tenure (пожизненный) профессор? 

Да. 

И еще получаете гранты? 

Я получаю гранты, но получал их не индивидуально, а в сотрудничестве с другими людьми - в маленьком коллективе на 4 человека и в большем коллективе. Чтобы получать гранты индивидуально, для этого нужна большая работа, нужно как-то уметь писать заявки на грант, для этого нужны определенные навыки, у меня таких навыков нет, мне лень этому учиться, поэтому я стараюсь сотрудничать с другими людьми, чтобы писать заявки вместе. 

Облегчило ли вашу научную деятельность получение «Гранта гениев»? 

Да, конечно. Очень сильного влияния на мою работу это не оказало, потому что у меня надежное место работы и хорошая зарплата, но, конечно, у меня появились дополнительные возможности. И опять-таки отчасти поэтому я не очень заботился о получении нового гранта последние два года. 

У вас не было желания принять участие в российском конкурсе мегагрантов? Слышали ли вы о нем? 

Нет. Не пытался в этом участвовать, даже не думал об этом. 

Вы не хотите работать в России, создать здесь лабораторию? 

Нет, для этого нужно предпринимать очень большие усилия, я к этому не готов. 

Большое спасибо за интервью.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

13:45 Компания «Анкор» подала иск к сотруднику ФБК по адресу премьер-министра Медведева
13:13 Суд в Москве арестовал муниципального депутата Галямину еще на 10 суток
13:00 Садовые славки жертвуют безопасностью ради глубокого сна
12:51 Московский метрополитен подал иск к оппозиционерам из-за акции 27 июля
12:30 Ученые из разных стран выступили в защиту фигурантов «дела 27 июля»
12:06 Трое арестованных на Украине россиян готовятся вернуться на родину
12:00 Возле звезды Бета Живописца обнаружена вторая гигантская планета
11:47 Mail.ru Group купила контрольную долю сервиса каршеринга YouDrive
11:36 В кемеровское село после массовой драки с цыганами ввели ОМОН
11:29 Власти Москвы вместе с Ростехом устраивают фестиваль в парке Горького. Акции оппозиции не согласовали
11:05 Дуэйн «Скала» Джонсон стал самым высокооплачиваемым актером года
11:00 В Шотландии реконструировали внешность жившей 2000 лет назад женщины
10:45 Анатолий Карпов не смог дать мастер-класс по шахматам в США из-за задержки с визой
10:25 РБК: Сбербанк ведет переговоры о покупке сервиса 2ГИС
10:20 Пьяные хулиганы ночью избили двух актеров Коляда-театра в Екатеринбурге
10:12 Режиссер Тарантино впервые станет отцом
10:04 В продажу вышла новая книга Пелевина. Он «раскрыл» заговор русских хакеров против США
10:00 Следы взрывов сверхновых звёзд найдены в снегах Антарктиды
09:55 Футболист Мамаев задолжал по налогам более 400 тысяч рублей
09:44 Власти США готовятся к отмене практики предоставления гражданства по праву рождения
09:28 «Левада-центр»: 19% россиян верят, что могут влиять на власть
09:22 Россияне стали чаще покупать еду в долг
09:05 Фигуранту дела о «массовых беспорядках» на акции протеста в Москве предъявили новое обвинение
08:40 Пассажирский автобус Псков — Москва слетел в кювет. Есть пострадавшие
08:28 «Союз-2.1а» успешно стартовал с Байконура. На борту находится только робот «Федор»
07:47 Монеточка выпустила клип на песню о лесных пожарах
07:14 Бой с Порье принесет Нурмагомедову больше денег, чем победа над Макгрегором
06:58 Аналитики предсказали массовый исход абонентов платного ТВ в России
06:40 Меркель и Джонсон выступили против возвращения России в G7
06:20 «Псевдоюристы» помогают клиентам банков вернуть страховые взносы и забирают их себе
06:01 Британский телеканал снимет сериал «Путин: история российского шпиона»
05:51 В работе Instagram произошел очередной сбой. Они продолжаются уже неделю
05:31 Участники SERB пытались сорвать правозащитный тренинг в Сахаровском центре
21.08 18:06 Производитель SSJ-100 обосновал дороговизну перелетов
21.08 17:50 Минпросвещения подсчитало будущих первоклассников
21.08 17:32 Сергей Собянин пообещал поднять москвичам пенсию
21.08 17:13 Ущерб от лесных пожаров в России достиг 7 млрд рублей
21.08 16:50 Аэропорт Пулково пригрозил отказом в обслуживании «России»
21.08 16:28 Анастасия Волочкова рассказала о романе с Николаем Басковым
21.08 16:05 Администрация Трампа оценила Гренландию в 600 млн долларов
21.08 15:47 Либертарианская партия подала заявку на шествие в Москве 31 августа
21.08 15:24 Макрон обусловил возрождение G8 ситуацией на Украине
21.08 15:03 Алексей Кудрин счел беспрецедентным применение силы на митингах в Москве
21.08 14:53 Минпросвещения разрешило школам самостоятельно определить дату начала занятий
21.08 14:01 Провластные эксперты подготовили проект первого в России кодекса о выборах
21.08 13:45 Мосгорсуд счел законным отказ Мосгоризбиркома в регистрации Гудкова
21.08 13:19 Незарегистрированного кандидата в Мосгордуму Юлию Галямину вновь задержали
21.08 12:58 Интерфакс: Россия может выдать Украине пять граждан
21.08 12:33 Столичные власти объяснили частый ремонт дорог заботой о москвичах
21.08 12:14 Основатель Музея русской иконы Михаил Абрамов погиб в авиакатастрофе
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Киргизия Китай Коми Конституция Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия армия археология астрономия аукционы банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество землетрясение импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия ракета рейтинги реклама религия ретейл рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Кирилл Серебренников Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.