Квантовый компьютер + Кубит

Ученые из Университета 🇦🇺Сиднея смогли решить одну из главных проблем квантовых вычислений – разместить управляющий чип в непосредственной близости от кубитов при температуре всего 10 милликельвин. Ранее кремниевая логика отказывалась работать при таких низких температурах, из-за чего приходилось размещать ее вне охлажденной области, что приводило к задержкам передачи сигнала и тормозило масштабируемость системы.

Новый квантовый чип никак не влияет на когерентность (возможность кубитов находиться в суперпозиции), при этом он базируется на стандартной CMOS-логике. Управление кубитами ведется при помощи аналоговых компонентов, потребляющих всего 20 нВт/МГц. Общее энергопотребление не превышает 10 мкВт, что позволяет масштабировать систему вплоть до миллионов кубитов. Создание такого чипа – фундаментальный шаг к практическим квантовым вычислениям, которые будут недоступны классическим суперкомпьютерам.

Канал Осьминог Пауль

Развитие вычислительных технологий еще лет 50 назад шло рука об руку с экстраполяцией Гордона Мура. Однако, когда экстраполяция стала изживать себя, ей на смену пришли новые принципы развития технологий, обещающие прокачку как вычислительных устройств, так расширение области про биологию и сознание человека. Материалы о том, какие есть инструменты по работе с мозгом и психикой, публикуются также в телеграм канале Нейрохакинг.

Квантовый шум

Программа DARPA заявляет о прорыве в области квантовых вычислений. Программа «Оптимизация с помощью квантовых устройств промежуточных результатов с шумом» (ONISQ) создала первую в мире квантовую схему с логическими кубитами – квантовыми битами.

Статус квантовых компьютеров

Основанные на концепциях, которые кажутся магией или безумием, квантовые вычисления могут произвести революцию в вычислительных системах. Примерно на уровне революции повсеместной электрификации. И речь не только о самих вычислениях, но и о симуляции биологических процессов. Многообещающе выглядит система имитации синтеза дофамина в организме человека, принципы которой ложатся на нейросети.

Используя квантовые эффекты и достаточно сложные математические принципы, квантовые вычисления на несколько порядков превосходят классические алгоритмы и системы обработки данных. Развитие квантовых компьютеров способно раздвинуть границы искусственного интеллекта, биохимии, криптографии и это только верхушка айсберга.

Все это звучит очень привлекательно, но сейчас каждый новый шаг в развитии квантовых компьютеров сопровождается падением. Это не дает вывести квантовые вычисления за рамки экспериментальной фазы. И причина тому избыток шумов. В то же время медленные системы но без шумов предлагают потенциал по развертыванию систем имитации деятельности человеческого мозга в онлайн режиме.

Ошибок не совершает тот, кто лежит на диване

Вот так можно в одной статье подружить квантовые вычисления и философию Стэтхэма. Шутки шутками, но квантовые вычисления совершаются с очень высоким уровнем ошибок. И это нормально, учитывая природу этих вычислений. Если человек может закинуться фенотропилом, чтобы сознание прояснилось, то есть ли такой же инструмент для квантовых систем?

Ведь сам принцип квантового компьютера в том, что теперь нет двоичной системы, и вместо привычных единиц и нулей из классических вычислений, используемый счетный элемент может быть единицей, нулем или тем и другим одновременно, в одно и то же время.

В принципе, это нормально, так как каждый из нас может одновременно быть работником, семьянином, экспертом по ЛоРу Вархаммера, криптоанархистом и специалистом в геополитике. Важно не пытаться одновременно проявить свои качества, а скорее «адаптировать поведение» к конкретной среде, в которой находишься. Такой адаптацией процессоров и занялись в DARPA.

Навести резкость на квантовый шум

Одно из решений в том, чтобы превратить эти склонные к ошибкам процессоры, которые еще называют «шумные», во что-то более практичное. Решение кроется на стыке интеграции квантовых систем с классическими. В случае с DARPA это решение нащупывалось путем оптимизации. Чтобы собрать достаточно сбалансированную систему, в основе которой лежат ридберговские кубиты. Если упрощать, то эти кубиты помогают квантовой системой занимать только два состояния.

Ридберговские кубиты и прямая речь разработчиков

Ридберговские кубиты ценны однородностью свойств. Другими словами – каждый кубит неотличим от другого своим поведением. Это свойство не распространяется на другие платформы, такие как сверхпроводящие кубиты. У них каждый кубит уникален и, следовательно, не взаимозаменяем. Как и нейроны в мозге человека. Поэтому сохранение высокой работоспособности завязано не на наращивании количества нейронов, а на развитие и упорядочивание связей между ними.

Однородность ридберговских кубитов позволяет им быстро масштабироваться, а также позволяет легко манипулировать ими, и перемещать их с помощью лазеров в квантовой схеме. Не опасаясь каскада ошибок по всему чипу. Инновация здесь в том, что мы можем позволить себе динамическую реконфигурацию кубитов на квантовом чипе, без ограничений в последовательном запуске квантовых цепей.

Мы можем переносить целые коллекции кубитов из одной части схемы в другую с помощью лазерного пинцета. После чего запускаем операцию, получаем результат, а затем возвращаем кубиты в стартовую точку. Динамически реконфигурируемые и транспортабельные кубиты Ридберга открывают новые принципы и концепции для проектирования масштабируемых процессоров квантовых вычислений.

Доктор Мукунд Венгалатторе, менеджер программы ONISQ в Управлении оборонных наук DARPA.

Квантовый шум. Результаты подавления

Сейчас ученым DARPA удалось соединить 48 логических кубитов, но для достижения уровня сложности, необходимого для практических квантовых компьютеров, потребуется гораздо больше. Однако с новой методологией разработка займет гораздо меньше времени и ресурсов, чем предполагалось изначально. Первичные прогнозы указывали на то, что для создания отказоустойчивого квантового компьютера потребуются миллионы. Но теория трансгуманизма указывает на то, что развитие технологий опережает даже достаточно смелые прогнозы.

Если бы три года назад, когда стартовала программа ONISQ, кто-то только предположил бы, что ридберговские нейтральные атомы, речь про возбужденный атом с одним или несколькими электронами, имеющими очень высокое главное квантовое число, могут функционировать как логические кубиты, никто бы в это не поверил.

В DARPA поступили предусмотрительно, сделав ставку на потенциал этих менее изученных кубитов наряду с более хорошо изученными ионами и сверхпроводящими цепями. Как исследовательская программа, ONISQ дала исследователям свободу действий для изучения уникальных и новых функций, выходящих за рамки просто оптимизации. В результате команда под руководством Университета Гарварда смогла гораздо эффективнее использовать потенциал этих ридберговских кубитов и превратить их в логические кубиты, что стало важным открытием.

Доктор Гвидо Зуккарелло, технический советник DARPA.

Чего стоит квантовый шум и ридберговские кубиты?

Квантовый компьютер получил еще одно поле для возможной реализации. Что касается уровня шума, то каждый из нас обладает встроенной системой обучения, которая как раз работает в шумной среде данных. И именно благодаря этой системе мы зовемся людьми. Более того, уже ведутся исследования по интеграции органического материала на кремниевый чип. И результат впечатляет.

Кто знает, может именно за гибридными системами лежит дальнейшее слияние человеческого сознания и искусственных нейросетей, что поведет все человечество к Сингулярности… А что насчет этого думаете вы? Поделитесь мнением в комментариях.

Другие статьи, про сознание, мозг и перспективы его становления и развития выходят в телеграм канале Нейрохакинг.

В квантовой механике обычно рассматриваются маленькие частицы, такие как атомы или электроны. Здесь фотоны, отскакивающие от них, оказывают более значительное влияние, которым нельзя пренебречь. Чтобы выполнить какое-то измерение, нужно взаимодействовать с системой. Эти взаимодействия будут вносить возмущения в систему, поэтому и нельзя их игнорировать. При этом, как показали эксперименты с измерением спина электрона или с поляризацией света, важным оказывается не мощность воздействия (количество фотонов или сила магнитного поля), а сам факт и тип взаимодействия с системой, который оказывает влияние на систему. При этом если меняется тип измерения, результат будет случайным. И как показали физические опыты в случае с измерением квантовых объектов, таких как спин электрона, случайность результата не определена какими-то скрытыми начальными параметрами и является действительно случайной.

Классический компьютерный бит можно представить в качестве выключателя и лампочки, который имеет 2 состояния: есть свет или нет. При этом какие бы измерения мы не делали, результат будет один и тот же: свет либо есть, либо его нет. Если мы сначала спросим: есть ли свет и получим ответ "нет", то задав вопрос: "а может все-таки чуть-чуть он есть?" получим тот же ответ "нет" и в этом и в других случаях.

В случае с квантовым битом, если мы спросим: "а есть ли свет?", то в первый раз так же получим однозначный ответ: "нет". Если спросим тот же вопрос второй раз: "а есть ли свет?", то опять получим тот же самый ответ: "нет". Но стоит нам спросить: "а может все-таки чуть-чуть он есть?", т.е. изменив тип измерения системы, то сразу же на выходе мы получим случайный ответ, который может быть как "нет", так и "есть".

Поведение кубита можно проиллюстрировать экспериментом с поляризацией фотонов. Достаточно достать поляризующие фильтры, пропускающие сквозь себя только фотоны с определенной поляризацией, допустим вертикальной. Если поставить 2 и больше фильтра с одинаковым направлением поляризации последовательно, через них будет проходить примерно одинаковое количество света. Если поставить один фильтр вертикально, а второй - горизонтально, то свет в итоге через них проходить не будет. В этом случае мы задаем один и тот же вопрос: поляризация вертикальная? И в первом случае фильтр пропускает фотоны с вертикальной поляризацией, а во втором случае задерживает фотоны с вертикальной поляризацией, поэтому свет не проходит, само измерение одно и то же, насколько я понимаю.

Но если между ними поставить поляризационный фильтр, пропускающий свет поляризованный под 45 градусов, то в итоге через эти 3 фильтра будет проходить какое-то количество света. Так происходит, потому что фильтр в середине случайным образом влияет на результат следующего измерения: первый фильтр пропускает только вертикально поляризованные фотоны, но если мы измеряем: "а какие из этих фотонов имеют поляризацию 45 градусов?", то в результате самого факта измерения часть фотонов оказываются с нужной поляризацией, а если потом мы снова изменим вопрос: "а какая часть фотонов прошедшие через фильтр с поляризацией 45 градусов имеет поляризацию в 90 градусов?", окажется что случайное число фотонов имеет эту поляризацию и в итоге свет проходит через 3 пластины.

На текущий момент понимания темы у меня сложилась следующая аналогия. Запишу, чтобы в будущем обдумать. По сути квантовый кубит можно представить как отображение некоего континуума в дискретное состояние "да" или "нет". Приведу дурацкий пример: возьмем толпу женатых мужчин. И спросим их "изменили ли они своей жене?". Часть из них ответит "однозначно нет, не было и мысли". Другая часть ответит "однозначно да, факт был". Еще одна часть будет находиться, что называется в процессе: кто-то задумался, кто-то уже в поиске любовницы, а кто-то уже купил цветы и направляется на встречу, а еще часть уже расстегивает бюстгалтер. И ответ у этой части на вопрос "изменили ли они своей жене?" будет носить совершенно случайных характер, в частности будет зависеть и от того, кто спрашивает. Но результат будет либо "да", либо "нет". Да и сам факт того, что в процессе зададут этот вопрос может очень серьезно повлиять на результат.

Резюме: квантовый бит отличается от обычного компьютерного бита тем, что при взаимодействии с ним (измерении результата), необходимо учитывать влияние самого измерения на кубит. С обычным компьютерным битом факт измерения его состояния не оказывает никакого влияния на результат.

Коротко: выведенные психиатрами и другими медицинскими специалистами модели принятия человеческим мозгом решений исследователи попытались запустить на квантовых компьютерах. В том числе потому, что путь мысли человека во многом подчиняется законам квантовых вероятностей.

Для имитации пришлось создать специальные квантовые схемы, регистры и гейты. Можно сказать, что в кубиты «закодировали» человеческие ментальные состояния, что позволило провести ряд определенных манипуляций и получить фиксируемый результат.

«Потенциальное влияние квантовых компьютеров, способных эмулировать процессы принятия решений человеком, сложно переоценить, поскольку подобное будущее становится все ближе к реальности», — говорят в IonQ.

И добавляют: «Этот прорыв несет огромный потенциал для областей вроде генеративного ИИ, позволяя создавать сложные и тонкие системы искусственного интеллекта, способные генерировать высокореалистичные и творческие результаты. За счет беспрецедентной вычислительной мощности квантовых вычислений нынешнее исследование создает основу для развития сложной сети корреляций, которая может стать топливом для будущих инноваций».

Популярная механика ⚙️

История 1 — отражение

@ holoroad

Маленькая дочка почти научилась ходить и всюду телепалась за мной. Я не курил при ней. Ходил на балкон, а она, прильнув к стеклу, смотрела на меня и ждала, когда я докурю и выйду к ней. И в какой-то момент она начала повторять за мной вот эти движения. Маленький человечек, ей было года полтора или два, прикладывала воображаемую сигарету к губам, а потом делала вид, что выпускает дым. И весело так на меня смотрела, сквозь стекло балконной двери. Ей нравилось все, что со мной связано, и она подражала всем моим действиям. Я курил уже двадцать лет и, конечно, делал множество попыток бросить до этого. Но в этот раз у меня в первый раз появилась по-настоящему важная причина бросить. Это важно для человека, который безгранично мне доверяет. С тех пор прошло почти десять лет, в течение которых я не сделал ни одной затяжки.

Решение бросить курить — одно из лучших, которое вы можете принять для своего здоровья, будущего и близких. Но справиться с зависимостью только потому, что «это вредно» будет тяжело. А вот если хотите не задыхаться, поднимаясь по лестнице, или волнуетесь за своего ребенка, которые вдыхает табачный дым, — уже другое дело.

Сформулируйте, что для вас значит отказ от никотина. Это может быть желание прожить дольше, избавиться от проблем со здоровьем, выглядеть моложе, сэкономить деньги или защитить близких от пассивного курения. Напоминание об этой причине повесьте на видное место.

История 2 — список

@ maxneb

Беременность жены, рождение ребенка, здоровье, деньги — ничего не было веским поводом бросить окончательно. Постоянно срывался. Помогло составить список, что теряю и что получаю от сигарет, и понимание, что хотя бы одна затяжка — и все насмарку: пару месяцев буду курить. Только список и его осознание. Для каждого он свой. И постоянное обращение к нему. После составления списка курил еще. Но он как заноза висел в голове с вопросом «зачем?»... Так, что-то щелкнуло и сейчас не тянет. Иногда тянет физически, но осознание бесполезности курения сразу глушит позывы. Полгода, полет нормальный...

Бросать на авось — идея, которая подойдет не всем. Нужно понимать, что делать в трудные моменты:

• Определите дату отказа. Подготовьтесь морально, уберите сигареты, зажигалки, пепельницы.

• Замените привычки. Сигарету в руках можно заменить орешками, палочками морковки, жвачкой или даже кубиком льда.

• Займите время. Вспомните, чем вы любили заниматься: спорт, хобби, прогулки.

• Планируйте, что делать при тяге. Она длится всего 3–5 минут. Дыхательные практики или звонок другу помогут пережить сильное желание закурить.

• Откажитесь от «наградных сигарет». Одна затяжка и вы откатитесь назад.

Можно бросить резко, «с понедельника», или постепенно, снижая количество сигарет до нуля. Главное — определиться и не отступать.

История 3 — переключение

@ Spaka

45 лет, стаж 30. Пытался завязать много раз, потом понял, что после каждой попытки бросить, курить начинаешь больше. Как ребенок, которому не дают вкусняшку, а она случайно попала ему в руки. Из чего мозг сделал вывод: не уверен — не бросай. Потом стал замечать, что организм уже стал сам просить перестать курить. По утрам было очень неприятно во рту, удовольствие после сигареты стало короче, а негатив, приходящий следом, ощутимее: неприятные ощущения в горле, боли миндалин, страх схватить онкодиагноз. Хотя врачи говорили, что все ок, в голове-то гоняешь мысли. Я решил попробовать обмануть сам себя. Не делать из процесса отказа какого-то события. Бросить так, как будто это и должно было произойти, но ты не знаешь когда. Про себя помолился, как сумел, и попросил помощи, хитро прищурил глаз и в момент, когда забыл купить про запас (оставалась пара штук в пачке), просто перестал курить. Мне теперь даже странно, как я раньше это делал. Так и живу почти два года. Кстати, раньше в момент завязки курящих ненавидел, дым был очень противен, до тошноты. Теперь все равно. Присоединяйтесь ;)

Есть несколько стратегий отказа от курения:

• Резкий. Эффективный и решительный подход.

• Постепенный. Сначала — меньше сигарет, потом — меньше затяжек. И так до нуля.

• Психологическая замена. Каждая сигарета — это ритуал. Найдите для каждого из них «здоровую замену».

• Медикаментозная терапия. При сильной зависимости врач может порекомендовать никотинозаместительную терапию (пластыри, таблетки, жвачки) или препараты, которые помогают справиться с синдромом отмены. Но любые лекарства принимаются только по рекомендации специалиста.

Каждый, кто хочет оставить зависимость в прошлом, может обратиться в центры здоровья, которые работают при поддержке нацпроекта «Продолжительная и активная жизнь», и получить необходимую помощь специалистов. Адреса доступны на официальном портале Минздрава России о здоровье: takzdorovo.ru. Также можно позвонить на горячую линию по отказу от зависимостей 8 800 200-0-200.

История 4 — форма

Аноним

Курила электронки 2 года как замену обычным сигаретам. Думала, что это не так дорого, не так вредно да и для девушки вроде более привлекательно: не пахнут волосы и руки. А потом решила привести свое тело в форму. Стала ходить в зал и поняла, что задыхаюсь на первом же упражнении, хотя женщины гораздо старше меня бодрячком. Было очень тяжело слезть. Друзья советовали заменять сигаретами. А потом уехала в отпуск в страну, где нельзя покупать электронки, отвлеклась, и после возвращения уже не тянуло. Даже на тусовках, где все дымят.

За модными гаджетами и фруктовыми ароматами скрывается химическая бомба, разрушающая организм быстрее, чем обычные сигареты. Электронные сигареты активно продвигаются производителями как «безопасная» альтернатива сигаретам. Но курение вейпа может обернуться серьезными проблемами: от кашля и одышки до поражения сосудов и дыхательных путей.

«Особую тревогу вызывает рост потребления табачных изделий и электронных сигарет. Согласно исследованию, проведенному в нашем Центре, 36,8% курильщиков потребляют одновременно и табак, и электронные сигареты. Среди молодежи в возрасте 25-39 лет этот показатель превышает 45%. Электронные никотиносодержащие и безникотиновые устройства поражают сердце, сосуды, дыхательную систему и ДНК организма не менее пагубно, чем традиционные сигареты, а в ряде случаев способны вызывать острые состояния, включая сосудистые поражения и летальные исходы» – рассказывает руководитель Центра профилактики и контроля потребления табака НМИЦ терапии и профилактической медицины Минздрава России Маринэ Гамбарян.

История 5 — пари

@ kernima

Вроде не было никаких серьезных предпосылок, чтобы бросить. Да и чтобы начать: просто все вокруг курили, думал, это сейчас тренд. А потом как-то сидели в баре и решили поспорить с некурящим другом. Он затирал, что моя жизнь из-за электронки катится ко дну, я — доказывал, что это всего лишь маленькая шалость. В общем поспорили на пять тысяч. Чтобы было легче и можно было отвлечься, начал бегать по утрам. Друг проиграл, а я возвращаться к курению не стал. Вдруг снова у еды появился вкус, я начал высыпаться и больше не устаю на втором лестничном проеме. Короче, советую!))

Сульфат никотина, один из компонентов электронных сигарет, раньше использовали как пестицид, но запретили из-за высокой токсичности. Жидкость для «электронок» содержит и опасные химикаты вроде пропиленгликоля, ацетальдегида и акролеина — промышленных веществ, способных вызывать воспаления, поражения органов и мутации клеток. Ароматизаторы, создающие иллюзию безвредности, на деле могут привести к более тяжелой интоксикации, чем при курении сигарет. А еще вейпы содержат не природный, а синтетический никотин — солевой. Он быстрее всасывается, дольше выводится и вызывает зависимость стремительнее.

Когда организм отвыкает от никотина, бывает нелегко: люди становятся раздражительным и нервозными, быстро устают, возникают сухость во рту, кашель, трудности с концентрацией. Важную роль в борьбе с этими симптомами играет питание. В рацион стоит включить овощи, фрукты, орехи, семечки. Клетчатка способствует очищению организма от токсинов. Важно питаться сбалансировано: с достаточным количеством белков, жиров, углеводов и витаминов. Лучше временно исключить продукты, усиливающие удовольствие от табака (например, мясо), а также отказаться от алкоголя, кофе и крепкого чая. Они могут спровоцировать желание закурить. А вот большое количество воды, травяных чаев и настоев облегчит очищение организма и поможет справиться с сухостью во рту.

История 6 — связь

Аноним

Устал курить, понял, что мне это мешает заниматься спортом и в целом комфортно себя чувствовать. Пошел через ассоциации: покурил во время головной боли, и потом через самовнушение дал себе установку, что голова болела от курения. Звучит странно, конечно, но это сработало. Никотиновую зависимость снижал постепенно через редкое курение кальяна (2-3 раза в неделю с последующим уменьшением).

Чтобы добиться успеха в отказе от курения, стоит подготовиться. Обязательно расскажите о своем решении друзьям и близким — поддержка со стороны очень важна. Если вы уже предпринимали попытки бросить, вспомните, что тогда пошло не так, и постарайтесь не повторять этих ошибок.

Разберитесь, что именно тянет вас к сигарете: скука, стресс, привычка? Когда вы это осознаете, будет легче подобрать альтернативные действия — прогулку, книгу, разговор с близким. Учитесь распознавать моменты, когда особенно хочется закурить, и переключаться на что-то другое. Можно подключиться к программам или группам поддержки — это поможет не сдаваться. И главное: уберите из дома все сигареты.

История 7 — вершина

Аноним

Поднимался с сыном по Пушкинской тропе на гору Железная. Мне лет сорок пять было, идем общаемся, сын бегает туда-сюда. Ну идем короче, а сзади нас догоняет семейная пара, мирно о чем-то щебеча между собой. Догнали и обходят. И так спокойно удаляются… Все бы ничего, но им лет по шестьдесят, если не больше. Я попробовал в их темпе, но задыхаться стал. Короче, поднялся я на гору, спустился, смял пачку и выкинул в мусорную урну. Вот уже 13 лет не курю. Стаж 27 лет.

Курение — это быстро развивающаяся зависимость, схожая по механизму с наркотической. Никотин воздействует на мозг, вызывая кратковременное улучшение настроения, за которым следует упадок сил и потребность в новой дозе. Со временем формируется толерантность, и прежние негативные реакции организма на табак ослабевают. Физическая зависимость сочетается с психологической: сигарета начинает ассоциироваться с отдыхом, решением задач, рутиной. Курение укрепляется поведенческими шаблонами: кофе, вождение, паузы на работе уже не мыслимы без сигареты.

Каждый, кто пытался избавиться от никотиновой зависимости, знает, как это тяжело. Ломка, раздражительность, навязчивые мысли. Даже при переходе на вейпы, иллюзия «меньшего вреда» быстро развеивается: химические коктейли из ароматических смесей также бьют по легким, сосудам и всему организму.

Хорошая новость в том, что вы не одни. В сообществе «Давай бросать» (ВКонтакте и мессенджере Telegram), который работает при поддержке нацпроекта «Продолжительная и активная жизнь» знают, каково бороться с триггерами, искать замену привычке и удерживать себя от срыва. Здесь делятся историями тех, кто смог, поддерживают тех, кто только начал, и помогают разобраться в главном: как пережить отказ без мучений.

Социальная реклама. АНО «Национальные приоритеты», ИНН: 9704007633