Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


13.04.2013

Физики впервые провели квантовые облачные вычисления

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.

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

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)
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.

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.

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)
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)

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.)

Леонид Попов


Источники:

  1. MEMBRANA




Пользовательского поиска




Пять неожиданных и грандиозных открытий физики

Мария Склодовская-Кюри - единственная в истории женщина, получившая две Нобелевские премии

Нобелевская премия по физике — 2017 - за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн

Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике 2003 г.

Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru