Как стать автором
Обновить
9.02

Квантовые технологии

Квантовые вычисления, алгоритмы и вот это всё

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Измерение в квантовой механике и передача информации

Уровень сложностиПростой
Время на прочтение3 мин
Количество просмотров585

Квантовой механике в этом году исполняется 100 лет. В 1925 году Гейзенберг сформулировал матричную механику. Тем не менее за прошедшие 100 лет механизм измерения и связанного с ним коллапса волновой функции так и не был понят. И сколько нибудь существенного прогресса в этом направлении, насколько мне известно, нет.

В этой заметке я хочу еще раз обратиться к анализу возможности сверхсветовой передачи классической информации с помощью процедуры измерения. No‑communication theorem, судя по Википедии, существенно опирается на унитарность измерения (матрица Vk) в пространстве Алисы (проводящей измерение, благодаря которому она хочет передать бит). Но как мне видится, не каждое измерение поддается такой формализации. Наверное наиболее явный пример — измерение через поглощение частицы, в этом случае пространство состояний Алисы исчезает. Ниже я приведу схемы установки, которая, как мне думается, позволяет обойти допущения No-communication theorem и осуществить сверхсветовую передачу данных.

Читать далее

Новости

Квантовые компьютеры для всех: уже здесь и сейчас или грядущее науки?

Уровень сложностиПростой
Время на прочтение13 мин
Количество просмотров4.2K

Реально существующие, работающие квантовые компьютеры, их технические характеристики, перспективы и возможности

Интересно, как и где мы сейчас можем использовать квантовое железо?

Оказывается, что можем! Оказывается всё обстоит гораздо лучше, чем казалось бы.

Будущее уже здесь.

Читать интересный обзор

Российские эксперты-криптографы предложили способы защиты от утечек по побочным каналам для постквантовых схем

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение2 мин
Количество просмотров521

В практической криптографии особое внимание уделяется атакам по побочным каналам (side-channel attacks). Они позволяют злоумышленникам извлекать секретную информацию, не взламывая сам алгоритм шифрования, а лишь анализируя особенности его исполнения на физических устройствах. Эти атаки особенно опасны, поскольку обходят традиционные способы защиты.

Такие косвенные методы атак становятся возможны потому, что вычислительные устройства в процессе работы поглощают электрическую энергию, излучают электромагнитные и акустические волны, а также исполняют инструкции за разное время. Всё это происходит в зависимости от изменения данных на регистрах и может нести информацию о ключе шифрования, нарушая секретность по Шеннону.

К атакам по побочным каналам потенциально уязвимы даже самые передовые криптографические схемы, включая постквантовые, разрабатываемые на будущее для противодействия взлому с использованием квантового компьютера.

Методам защиты постквантовых криптографических схем от атак по побочным каналам посвящено исследование заместителя руководителя лаборатории криптографии по научной работе компании «Криптонит» Ивана Чижова и магистра МГУ Дмитрия Смирнова. Данное исследование представлено в рамках выступления на конференции РусКрипто’2025. В нём рассматривается группа схем постквантовой электронной подписи, построенных на основе протокола идентификации Штерна. Одной из них является российский «Шиповник» – разработка экспертов-криптографов компании «Криптонит» в рамках деятельности рабочей группы Технического комитета Росстандарта (ТК 26).

Читать далее

Квантовый компьютер Willow и многомировая интерпретация квантовой механики

Время на прочтение12 мин
Количество просмотров2K

Эффект квантового превосходства остаётся самым очевидным и при этом труднообъяснимым преимуществом квантовых компьютеров над классическими. Квантовое превосходство наступает в момент, когда квантовый компьютер оказывается в состоянии выполнить вычисление, недоступное классическому компьютеру.  Впервые квантовое превосходство было достигнуто в октябре 2019 года на компьютере Google Sycamore, для вычислений на котором используются 53 кубита. Этот эксперимент был подробно описан уважаемым Тимуром Кешелавой в статье «Квантовое превосходство», вышедшей по горячим следам эксперимента. Сегодня реальность квантового превосходства уже не вызывает сомнений, и учёные пытаются определить, чем можно объяснить этот эффект. Уважаемый @dionisdimetor ещё в 2023 году написал на Хабре подробную статью «Квантовый компьютер: его превосходство, несходство и недосходство в сравнении с классическим», и в этой статье упомянул одну экзотическую идею. По мнению ряда учёных, среди которых особенно заметен Дэвид Дойч, квантовый компьютер экспериментально свидетельствует в пользу многомировой интерпретации квантовой механики, предложенной Хью Эвереттом. Ранее на Хабре уважаемый @SLY_G публиковал на сайте перевод статьи «Многомировая интерпретация и мультивселенная — могут ли они оказаться одной и той же идеей» под авторством знаменитого физика Шона Кэрролла (род. 1966). Если вас интересует подробный разбор многомировой интерпретации с точки зрения квантовой и классической физики, рекомендую прочитать увлекательную книгу Шона Кэрролла «Квантовые миры», которую я в своё время перевёл на русский язык для издательства «Питер». Ниже попробуем разобрать, как с такой интерпретацией согласуется квантовое превосходство.  

Читать далее

Истории

Microsoft Majorana 1: топологический квантовый чип, который меняет будущее вычислений

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение6 мин
Количество просмотров4.2K

Компания Microsoft сделала значительный шаг вперёд в сфере квантовых вычислений, представив чип Majorana 1 с топологическими кубитами на основе фермионов Майораны. Эта технология обещает решить проблемы квантовых систем — нестабильность и высокий уровень ошибок — и приблизить эру доступных квантовых компьютеров.

Читать далее

Реализация постквантовых алгоритмов на Java и Go

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров3.8K


В последнее время в СМИ много публикаций о новых квантовых компьютерах, которые представляют угрозу для современной криптографии. Например, недавно Google сообщила о разработке квантового процессора Willow, который в специально сформулированной задаче превышает производительность самого мощного суперкомпьютера в септиллион раз (септиллион = 1025).

Хотя квантовая криптография быстро развивается, ей ещё далеко до того, чтобы угрожать современной криптографии. Более того, разработан ряд постквантовых алгоритмов и шифров, которые устойчивы к квантовым вычислениям.
Читать дальше →

Microsoft создала первый в мире топологический квантовый процессор: на пути к миллиону кубитов

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров13K

Microsoft представила Majorana 1 — первый в мире квантовый процессор с топологическими кубитами, который может навсегда изменить вычислительные технологии. Этот чип способен вывести квантовые компьютеры на новый уровень, открыв путь к созданию материалов будущего, разработке революционных лекарств и решению экологических проблем. И главное — ждать десятилетия не придется, Microsoft обещает прорыв уже в ближайшие годы

Читать далее

Microsoft представила квантовый чип Majorana 1 с топологическими кубитами

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров26K

Компания Microsoft анонсировала первый в мире квантовый чип Majorana 1, основанный на новой архитектуре Topological Core. Этот чип использует топологические проводники — инновационные материалы, которые позволяют управлять частицами Майораны для создания стабильных и масштабируемых кубитов. Разработка открывает путь к созданию квантовых компьютеров, способных решать сложные задачи промышленного масштаба уже через несколько лет, а не десятилетия, как предполагалось ранее.

Читать далее

Обзор постквантовых криптостандартов США со схемами и комментариями

Уровень сложностиСложный
Время на прочтение26 мин
Количество просмотров2.3K

Приветствую, Хабр!

В своей предыдущей статье (посвященной оценке необходимости срочного перехода на постквантовые криптоалгоритмы) я упомянул о принятых в США стандартах на постквантовые алгоритмы электронной подписи и обмена ключами. Данные стандарты были приняты в августе прошлого года (а перед этим они в течение года проходили оценку криптологическим сообществом в виде драфтов), при этом Институт стандартов и технологий США NIST анонсировал принятие дополнительных (альтернативных) постквантовых криптостандартов в будущем.

Поскольку принятие стандартов на постквантовые криптоалгоритмы можно считать весьма значительным событием в сфере асимметричной криптографии, а также принимая во внимание предполагаемый переход с традиционных на вышеупомянутые стандарты на горизонте в несколько лет (причем не только в США, но и в той значительной части мира, которая ориентируется на стандарты США), предлагаю вашему вниманию в данной статье описание (помимо описаний, я попытался схематично изобразить основные преобразования – под катом много схем с пояснениями) алгоритмов, на которых основаны постквантовые криптостандарты США, а также краткое обсуждение ближайших перспектив выхода новых стандартов на постквантовые криптоалгоритмы и рекомендаций по переходу с традиционных криптографических алгоритмов на постквантовые. Перечень текущих стандартов и рекомендаций NIST в части асимметричной криптографии со ссылками на их официальные публикации приведен в списке литературы к данной статье.

Читать далее

Вселенная в 5564 кубитах: квантовый компьютер моделирует коллапс ложного вакуума

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение6 мин
Количество просмотров3.4K

Представьте, что нашей Вселенной угрожает некий «пузырь», который может внезапно возникнуть из пустоты и мгновенно поглотить всё вокруг. Звучит как научная фантастика, но это реальный сценарий, известный физикам как коллапс ложного вакуума. В теории поля ложный вакуум — это метастабильное состояние, которое кажется стабильным, но на самом деле сидит в «локальном минимуме» энергии. Рано или поздно оттуда можно «скатиться» в состояние с ещё более низкой энергией — истинный вакуум. Если наша Вселенная сейчас случайно обитает в таком ложном вакууме, то рано или поздно (хотя скорее очень нескоро) возникнет пузырь истинного вакуума, который расширится со скоростью света, уничтожая всё вокруг.

Читать далее

О моделировании проходимых червоточин

Время на прочтение9 мин
Количество просмотров3.7K

Летом 2022 года я опубликовал на Хабре статью «Как и зачем создавать вселенную в лаборатории», которую задумывал исключительно в качестве оммажа великому космологу и мыслителю Андрею Дмитриевичу Линде, сыну одной из последних ночных ведьм, покинувших наш мир. Но с тех пор я иногда возвращался к мыслям о том, насколько сложные физические процессы в принципе поддаются лабораторному моделированию, и что нам могут подсказать такие опыты. Сегодня я расскажу об амбициозных и пока не слишком удачных попытках смоделировать проходимую червоточину в виде компьютерной симуляции. Червоточина (wormhole), также называется «кротовая нора» или «мост Эйнштейна-Розена». Такая гипотетическая структура могла бы связывать произвольно удалённые друг от друга точки пространства-времени, если бы была проходимой. При этом, искусственная червоточина была бы очень интересна сама по себе, так как могла бы подсказать способ унифицировать гравитацию с другими взаимодействиями Стандартной Модели, в конечном счёте — объединить квантовую и классическую физику.

Читать далее

Квантовые компьютеры перешли критический порог ошибок

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение10 мин
Количество просмотров7.9K

Впервые исследователи показали, что добавление большего количества «кубитов» к квантовому компьютеру может сделать его более устойчивым. Это важный шаг на долгом пути к практическому применению квантовых компьютеров.  

Как построить идеальную машину из несовершенных деталей? Поиск ответа на этот вопрос — главный вызов для исследователей, создающих квантовые компьютеры. Проблема в том, что элементарные строительные блоки (кубиты) чрезвычайно чувствительны к возмущениям из внешнего мира. Современные прототипы квантовых компьютеров слишком подвержены ошибкам, чтобы делать что-то полезное.

Читать далее

Отчего зависит безопасность квантовой сети? Часть 2

Время на прочтение11 мин
Количество просмотров823

Продолжаем говорить о безопасности квантовой сети.

Проблема безопасности при передаче ключей

При рассмотрении производительности сети КРК мы используем следующие предположения:

1.    Узлы являются доверенными. Протокол аутентификации работает должным образом и даёт сбой с вероятностью не более εauth для каждого узла. Все узлы атакуются по отдельности и одновременно в каждом сеансе передачи ключей.

2.    КРК-соединения могут быть любого типа (через оптоволокно, свободное пространство, соединение «точка-точка» или с недоваренными узлами между ними, например, см. рис. 3),  должны работать должным образом между всеми узлами, и каждое соединение независимо должно быть εqkd-безопасным (для простоты мы считаем их одинаковыми для каждого соединения). Все КРК-соединения атакуются по отдельности и одновременно в каждом сеансе передачи ключей.

3.    Расстояние между двумя соседними узлами не превосходит предельного. Предельным должно рассматриваться расстояние между наиболее удалёнными друг от друга связанными (через c − 1) узлами.

Читать далее

Ближайшие события

8 апреля
Конференция TEAMLY WORK MANAGEMENT 2025
МоскваОнлайн
25 – 26 апреля
IT-конференция Merge Tatarstan 2025
Казань
20 – 22 июня
Летняя айти-тусовка Summer Merge
Ульяновская область

Призрак в доспехах. Квантовый искусственный интеллект. Квантовая природа сознания

Уровень сложностиПростой
Время на прочтение10 мин
Количество просмотров2.2K

На данный момент наука проходит тернистый путь по доказательству, определению и пониманию человеческого сознания. Вместе с этим, один стартап стремится применить передовые теории сознания к моделям искусственного интеллекта — и создать первый разумный искусственный интеллект. Речь идет про канадский стартап Nirvanic, участники которого ищут доказательства теории квантового сознания, создав на их основе разумный искусственный интеллект и роботов, наделенных этим ИИ. И это вполне реально.

Читать далее

Достижения технологических лидеров в области квантовых вычислений

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение18 мин
Количество просмотров2.5K

Открываем серию публикаций 2025 года нашей любимой темой - кванты. Сегодня поговорим о достижениях мировых технологических лидеров и о том, как продолжать развивать квантовые технологии на мировом уровне.

Квантовые компьютеры, обладающие числом кубитов в диапазоне от 100 кубитов, представляют собой одно из наиболее перспективных направлений в эволюции вычислительных технологий. Эти устройства уже сегодня планируются к применению в различных отраслях, включая финансы, разработку новых материалов, оптимизацию процессов и моделирование сложных систем.

Одной из ключевых технических характеристик квантовых компьютеров является количество кубитов — элемента квантового регистра, способного хранить и обрабатывать квантовую информацию. Увеличение числа кубитов в системе значительно расширяет её вычислительные возможности, позволяя одновременно выполнять больше операций. Это открывает новые горизонты для решения сложных задач, которые традиционные классические компьютеры способны обрабатывать лишь с огромными временными затратами. Таким образом, квантовые компьютеры с высоким количеством кубитов могут стать катализатором для прогресса в самых различных сферах науки и техники.

Ключевым параметром, определяющим эффективность квантовых вычислений, является качество реализации кубитов. Чем выше стабильность и точность функционирования кубитов, тем ниже вероятность возникновения ошибок в процессе выполнения квантовых операций. При наличии от 100 кубитов возникает необходимость в применении сложных технических решений, направленных на обеспечение требуемой степени точности и стабильности работы устройств.

Читать далее

Технологическая сингулярность

Уровень сложностиПростой
Время на прочтение5 мин
Количество просмотров12K

Представьте себе мир на грани глубокой трансформации, движимый беспрецедентными инновациями, готовыми произвести революцию во всех аспектах общества. Этот сдвиг, приближающийся к технологической сингулярности, несёт огромную ответственность и высокие ставки для нынешнего и следующих поколений. Готовы ли мы к последствиям и глубоким изменениям, которые может принести будущее, основанное на технологиях?

Читать далее

Не пора ли переходить на постквантовые криптоалгоритмы уже сейчас?

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение22 мин
Количество просмотров4.8K

Приветствую, Хабр! Долгое время я принадлежал к числу тех, кто скептически относится к возможностям квантового криптоанализа в частности и квантовых вычислений вообще. Мое отношение к этому вопросу кардинально изменилось после того, как я услышал один из докладов на прошедшей конференции «РусКрипто», авторы которого очень четко показали преимущества криптоанализа на основе гибридных вычислений, совместно использующих традиционные и квантовые компьютеры, по сравнению с классическим криптоанализом.

Дальнейшие события прошедшего года, включающие в себя как усиление возможностей квантовых вычислений «в железе», а не только на бумаге, так и активные действия по разработке и стандартизации постквантовых криптоалгоритмов, показали, что далее игнорировать или относиться скептически к квантовым вычислениям/криптоанализу губительно.

Предлагаю вашему вниманию статью с анализом степени срочности перехода на постквантовые алгоритмы. Справедливости ради, я приведу и недавние высказывания известных экспертов-скептиков, но основная мысль статьи состоит в том, что откладывать далее переход на постквантовые криптоалгоритмы невозможно – начинать их реализацию и думать об их внедрении необходимо прямо сейчас, чтобы, скажем, через 5 лет такой переход был уже осуществлен. Иначе можем опоздать (прежде всего, из-за усиливающихся с каждым годом возможностей гибридных вычислений).

Подробности – далее.

Читать далее

Квантовая телепортация внутри волоконно-оптической сети

Время на прочтение17 мин
Количество просмотров4.9K


Квантовая коммуникация является крайне привлекательной технологией, которая позволит передавать данные с невероятной скоростью. Однако, есть проблема, которая заключается в невозможности использования квантовой телепортации внутри обычных коммуникационных сетей. В такой рабочей среде фотоны, участвующие в телепортации, буквально теряются среди миллионов световых частиц, необходимых для классической связи, как зерна пшеницы в мешке риса. Ученым из Северо-Западного университета (Эванстон, США) удалось разработать метод, позволяющий избежать потери вышеупомянутых фотонов, позволяя использовать квантовые и классические сети как единое целое. Что стало фундаментом данного метода, и как именно он работает? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.
Читать дальше →

Технологии решают: про Web3, автоматизацию, кванты и российский open source

Время на прочтение10 мин
Количество просмотров1.9K

Уходящий год отчетливо дал понять, что в ближайшее время тренды на рынке кибербезопасности будут диктовать технологии. Блокчейн и искусственный интеллект все глубже проникают в бизнес- и государственные процессы, однако четких механизмов работы с ними все еще нет. Это формирует пространство для возникновения новых неизученных уязвимостей и атак. Продолжаем подводить киберитоги и киберпрогнозировать!

Читать далее

Перспективы квантовых вычислений с использованием многоуровневых систем

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение14 мин
Количество просмотров1.7K

Привет, Хабр! Это заключительная в этом году статья в нашем блоге, посвящённая квантовым технологиям. Остаёмся на связи в 2025!

Введение

В своей работе в 2003 году году один из основателей компании Intel, Гордон Мур, указал на наличие физических пределов, которые не позволят продолжать процесс миниатюризации транзисторов до бесконечности. По мнению Мура, если скорость миниатюризации не уменьшится, то в ближайшем будущем компоненты компьютеров могут достичь атомарных масштабов, на которых они не смогут выполнять свои функции из-за влияния квантовых эффектов.

Читать далее
1
23 ...