КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР. В него вкладывают миллионы, чтобы он (не) изменил жизнь

Краткое содержание

В этом видео рассказывается о квантовых компьютерах, их отличиях от классических и перспективах использования в различных областях, таких как медицина и материаловедение. Объясняются ключевые концепции квантовой механики, такие как суперпозиция и коллапс волновой функции, а также текущие ограничения и вызовы в разработке квантовых компьютеров.

• Квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут находиться в состоянии суперпозиции, что позволяет им выполнять вычисления гораздо быстрее, чем классические компьютеры.
• Моделирование молекул, таких как пенициллин, требует огромных вычислительных мощностей, недоступных для современных компьютеров, но потенциально разрешимых с помощью квантовых вычислений.
• Разработка квантовых компьютеров сталкивается с проблемами декогеренции и необходимостью поддерживать кубиты при экстремально низких температурах.

Вступление

В начале видео автор рассказывает о больших инвестициях в компанию PS Quantum, занимающуюся квантовыми вычислениями, и подчеркивает важность понимания, зачем нужны нетрадиционные способы вычислений. Он проводит аналогию с открытием микромира благодаря изобретению микроскопов, что привело к революционным открытиям, таким как пенициллин. Автор подчеркивает, что пенициллин перевернул медицину, снизив смертность от инфекций и увеличив продолжительность жизни. Сейчас искусственный интеллект занимает место пенициллина, но для работы с ним нужны специалисты, которых готовят в университете МИФИ.

Зачем моделировать молекулы

В этой части объясняется разница между рисунком и моделью на примере Excel. Модель учитывает связи между элементами и влияние окружающей среды, в то время как рисунок — это просто статичное изображение. Инженеры-конструкторы используют моделирование для проверки, выдержит ли поршень нагрузку, учитывая различные факторы, такие как материал, плотность и температура. Моделирование позволяет избежать дорогостоящих ошибок в разработке. Современные технологии позволяют моделировать крупные объекты, такие как двигатели и солнечные системы, но возникают трудности при моделировании атомов и молекул из-за их квантовых свойств. Уравнение Шрёдингера, описывающее поведение частиц в атомах, удалось решить только для водорода из-за его простоты. Моделирование даже простой молекулы пропана требует огромных вычислительных мощностей суперкомпьютера.

Как открыли суперпозицию

В этой главе автор объясняет концепцию суперпозиции в квантовой механике, используя эксперимент Юнга с двумя щелями. В эксперименте фотоны ведут себя как волны, проходя через обе щели одновременно и создавая интерференционную картину. Однако, при установке детектора у щелей, фотоны начинают вести себя как частицы, проходя только через одну щель. Это демонстрирует, что на квантовом уровне частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, то есть одновременно во всех возможных состояниях, пока не будет произведено измерение. Измерение приводит к коллапсу волновой функции, и частица выбирает одно конкретное состояние. Это явление также проявляется в атомах, где электрон находится как бы во всех местах на своей орбитали одновременно.

В чем прикол квантов?

Здесь объясняется, как квантовые вычисления могут решить сложные задачи, недоступные для классических компьютеров. Классический бит может быть либо 0, либо 1, в то время как кубит может находиться в суперпозиции, то есть одновременно быть и 0, и 1. Это позволяет квантовым компьютерам обрабатывать гораздо больше информации одновременно. Сложность моделирования атомов и молекул экспоненциально возрастает с увеличением числа электронов, что делает эту задачу непосильной для классических компьютеров. Квантовые компьютеры, благодаря кубитам, могут справиться с этой сложностью, моделируя поведение на родном для наномира языке.

Квантовые мешки

В этой части обсуждаются проблемы, связанные с поддержанием суперпозиции в кубитах. Квантовая магия суперпозиции существует в квантовом измерении, и любое взаимодействие с окружающей средой может разрушить это состояние, вызывая декогеренцию. Для защиты кубитов от декогеренции их необходимо охлаждать до абсолютного нуля, чтобы остановить тепловое движение молекул. Однако даже при абсолютном нуле ошибки не исключены полностью. Исследователи работают над тем, чтобы квантовая когерентность сохранялась дольше, чем длится операция расчета.

Охладите свое трах*нье

В заключение автор подчеркивает, что человечество пытается использовать кванты для вычислений, сталкиваясь с проблемами декогеренции, ошибок и масштабирования. Существуют разные платформы для квантовых компьютеров, и пока не ясно, какая из них наиболее перспективна. Несмотря на это, государства и крупные корпорации инвестируют в квантовые вычисления, надеясь на прорыв в моделировании молекул и разработке новых материалов и лекарств. Автор приводит пример с открытием препарата от диабета в слюне ящерицы и подчеркивает, что квантовые компьютеры могли бы ускорить разработку таких препаратов и снизить побочные эффекты. В целом, квантовые компьютеры обещают изменить мир, но для этого необходимо решить множество технических проблем.