Хронология квантовых вычислений (}jkuklkinx tfgumkfd] fdcnvlyunw)
Перейти к навигации
Перейти к поиску
Идея квантовых вычислений была независимо предложена Юрием Маниным и Ричардом Фейнманом в начале 1980-х. С тех пор была проделана колоссальная работа для построения работающего квантового компьютера.
1960-е
[править | править код]- 1968 — Стивен Визнер разработал сопряжённое кодирование[англ.][1].
1970-е
[править | править код]- 1970 — Джеймс Парк сформулировал первую известную теорему запрета[2].
- 1973 — Александр Холево опубликовал работу, в которой показал, что n кубит не могут нести больше информации, чем такое же число классических битов (этот результат известен как теорема Холево или ограничение Холево). В этом же году Чарльз Х. Беннет показал возможность обратимости квантовых вычислений.
- 1975 — Р. П. Поплавский публикует «Термодинамические модели информационных процессов»(на русском), где показывает вычислительную невозможность симуляции квантовых систем на классических компьютерах вследствие принципа суперпозиции.
- 1976 — Польский физик и математик Роман Станислав Ингарден публикует работу под названием «Квантовая теория информации» в Reports on Mathematical Physics vol. 10, 43-72, 1976 (получена в 1975 году). Это одна из первых попыток создать квантовую теорию информации, так как Шеноном было показано, что классическая теория информации не может быть просто обобщена на квантовый случай. Но тем не менее такую теорию возможно построить так, чтобы она являлась некоторым обобщением шеноновской теории с учётом формализма квантовой механики и открытых систем и квантовых наблюдаемых.
1980-е
[править | править код]- 1980
- Пол Бениофф описывает первую квантово-механическую модель компьютера. В этой работе Бениофф показал, что компьютер может работать в соответствии с законами квантовой механики, описав уравнением Шредингера описание машин Тьюринга, заложив основу для дальнейшей работы в области квантовых вычислений. Статья[3] была подана в июне 1979 и опубликована в апреле 1980.
- Юрий Манин предложил идею квантовых вычислений[4].
- 1981
- Ричард Фейнман в своей знаменитой лекции «Там внизу достаточно места» на Первой конференции по физике вычислений, состоявшейся в Массачусетском технологическом институте в мае, отметил, что невозможно эффективно моделировать эволюцию квантовой системы на классическом компьютере. Он предложил базовую модель квантового компьютера, который был бы способен осуществить такое моделирование[5].
- Томмазо Тоффоли[англ.] представил вентиль Тоффоли, который является популярным квантовым вентилем при построении обратимых схем квантовых компьютеров.
- 1982
- Пауль Бениофф предложил первую теоретическую схему работы квантового компьютера[6].
- Вуттерс и Зурек[7], а также независимо от них Диэкс[8] доказали теорему о запрете клонирования.
- 1984 — Чарльз Беннетом и Жилем Брассард предложили первый протокол квантового распределения ключа — BB84.
- 1985 — Дэвид Дойч впервые описал квантовую машину Тьюринга.
1990-е
[править | править код]- 1991
- Артур Экерт в Оксфордском университете описал безопасную систему связи на основе эффекта квантовой запутанности.
- 1993
- Дэн Симон в Монреальском университете, изобрел метод вычисления с оракулом, в котором квантовый компьютер экспоненциально быстрее, чем обычный компьютер. Этот алгоритм впервые затронул основные идеи, которые позже будут воплощены в квантовом алгоритме факторизации Питера Шора.
- 1994
- Питер Шор, в Лаборатории Белла, открыл важнейший квантовый алгоритм, ныне носящий его имя. Этот алгоритм позволяет квантовым компьютерам быстро производить факторизацию больших целых чисел. Этот алгоритм одновременно решил две важные задачи — проблему факторизации целых чисел и задачу дискретного логарифмирования. Таким образом Алгоритм Шора теоретически позволяет взламывать используемые сейчас криптосистемы. Это открытие вызвало огромный интерес к квантовым компьютерам.
- Национальный институт стандартов и технологий организовал первый в США государственный семинар по проблеме квантовых вычислений прошедший осенью 1994 в Гейтерсберге.
- Хуан Игнасио Сирак и Петер Цоллер предложили метод как можно экспериментально реализовать процедуру контролируемого отрицания на основе пойманных в ловушку ионов (подробнее об этом см. en:Trapped ion quantum computer).
- 1995
- Министерство обороны США организовало крупный семинар по вопросам квантовых вычислений и квантовой криптографии. Семинар прошел в феврале 1995 в Аризонском университете в Тусоне, в нём приняли участие ряд видных физиков США (Charles M. Bowden, Jonathan P. Dowling, и Henry O. Everitt).
- Питер Шор и Эндрю Штейн независимо друг от друга предложили первую схему коррекции квантовых ошибок.
- Кристофер Монро и Дэвид Уайнленд впервые экспериментально реализовали процедуру контролируемого отрицания на основе пойманных в ловушку ионов по методике предложенной Сираком и Цоллером годом ранее.
- Бен Шумахер из Кеньон-колледжа ввел термин q-bit (кубит)[9]. Кубиты связаны между собой. В 3 несвязанных (произвольных) битах содержится 3 бита информации, 3 связанных (упорядоченных) бита содержат кроме 3 битов также информацию о связи: второй связан с первым и третьим, третий - с первым и вторым, итого 7.
- 1996
- Квантовый алгоритм поиска в базе данных изобрёл Лов Гровер из «Лаборатории Белла». Алгоритм Гровера позволяет добиться квадратичного прироста скорости расчетов по сравнению с обычным компьютером. Такой прирост скорости не столь уж драматично велик, как в случае с алгоритмом Шора для факторизации чисел, но с другой стороны Алгоритм Гровера может быть применен к гораздо более широкому спектру задач. Любая задача, которую можно свести к неинформированному методу поиска (полный перебор), также будет иметь квадратичный прирост скорости.[10]
- Дэвид П. ДиВинсензо из IBM, предложил перечень минимальных требований необходимых для создания квантового компьютера.
- 1997
- Дэвид Кори, Амр Фахми и Тимоти Хавел, а также в одновременно с ними Нил Гершенфельд и Исаак Чанг из MIT опубликовали работы, впервые описывающие возможность практически реализовать квантовый компьютер на основе эффекта объемного спинового резонанса или тепловых ансамблей. Эта технология основана на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР), явлении которое так же нашло применение в медицине подарив человечеству устройства магнитно-резонансной томографии.
- Алексей Китаев описал принципы топологических квантовых вычислений как метод борьбы с декогеренцией.
- Дениел Лосс и Дэвид П. ДиВинсензо предложили квантовый компьютер Лосса-ДиВинсензо[англ.], использующий в качестве кубитов собственный момент импульса отдельно взятых электронов, запертых в квантовых точках.
- 1998
- Первая экспериментальная демонстрация выполнения квантового алгоритма: Двух-кубитный квантовый компьютер работающий на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР-компьютер) использовался для выполнения квантового Алгоритма Дойча — Йожи.[11]
- Первый работающий трех кубитный ЯМР-компьютер.
- Первое выполнение Алгоритма Гровера на ЯМР-компьютере.
- 1999
- Сэмюэл Л. Браунштейн и его коллеги показали, что ни в каком ЯМР-эксперименте смешанного состояния квантовой запутанности не существует. Однако, смешанное состояние квантовой запутанности является необходимым условием для квантового ускорения вычислений, и, таким образом, это стало доказательством того, что ЯМР-компьютеры не имеют ни какого преимущества по сравнению с обычными компьютерами. Вопрос о том, действительно ли смешанное состояние квантовой запутанности абсолютно необходимо для достижения квантового ускорения вычислений до сих пор остается открытым.
2000-е
[править | править код]- 2000
- Первый работающий пяти кубитный ЯМР-компьютер был продемонстрирован в Мюнхенском техническом университете.
- Первое выполнение нахождения порядка (что является важной частью алгоритма Шора) продемонстрировано в исследовательском центре компании IBM и в Стэнфордском университете.
- Первый работающий семи кубитный ЯМР-компьютер был продемонстрирован в Лос-Аламосской национальной лаборатории
- 2001
- Первое полное выполнение алгоритма Шора продемонстрировано в исследовательском центре компании IBM и в Стэнфордском университете. Число 15 было факторизовано квантовым компьютером, используя массив из 1018 идентичных молекул, каждая из которых содержала семь активных ядерных спинов.
- 2007
- Канадская компания D-Wave Systems заявила о создании 28-кубитного специализированного квантового компьютера без указания решаемой задачи[12].
- 2009
- В Национальном институте стандартов и технологий (США) впервые удалось собрать программируемый квантовый компьютер, состоящий из двух кубит[12].
2010-е
[править | править код]- 2011
- Компания D-Wave Systems продала за 11 млн долларов компьютер со 128-кубитным чипсетом, который выполняет только одну задачу — дискретную оптимизацию[12].
- 2012
- Группе исследователей из Южно-Калифорнийского университета, Делфтского технического университета, университета штата Айова и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре удалось построить двухкубитный квантовый компьютер на кристалле алмаза с примесями (исчезло охлаждение жидким гелием)[12].
- Компания D-Wave Systems заявила о создании специализированного 512-кубитного компьютера под решение задачи о нахождении трехмерной формы белка по известной последовательности аминокислот методом квантового отжига[12].
- 2015
- Оптически адресуемые ядерные спины в твердом теле с временем когерентности сохраняющимся на протяжении 6 часов.[13]
- Квантовая информация была закодирована простыми электрическими импульсами.[14]
- Написан код для обнаружения квантовых ошибок с использованием квадратной решетки из четырёх сверхпроводящих кубитов.[15]
- Разработан двухкубитный логический вентиль из кремния.[16]
- 2016
- Google, используя массив из 9 сверхпроводящих кубитов, разработанных группой Martinis и Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре, смоделировали молекулу водорода.[17]
- 2017
- Microsoft представила язык квантового программирования интегрированный в Visual Studio. Программы могут выполняться либо на симуляторе 32-кубитного компьютера локально, либо на симуляторе 32-кубитного компьютера в облаке Microsoft Azure.[18]
- Ученые создали микрочип, который генерирует два запутанных кубита, с 10 различными состояниями, для 100 измерений в общем.[19]
- В Intel разработана 17-кубитная микросхема.[20]
- 2018
- 2019
- IBM представила первый в мире коммерческий квантовый компьютер — IBM Q System One.
2020-е
[править | править код]- 2020
- Китайский квантовый компьютер «Цзючжан» работающий на запутанных фотонах достиг квантового превосходства. За 200 секунд было успешно проведено вычисление задачи, для решения которой самому быстрому в мире классическому компьютеру потребовалось считать бы более полумиллиарда лет[24].
- 2021
- Китайские исследователи построили крупнейшую в мире интегрированную сеть квантовой связи, объединив более 700 оптических волокон с двумя линиями QKD-земля-спутник для общего расстояния между узлами сети сетей до ~ 4600 км[25][26].
- Исследователи из MIT представили программируемый квантовый симулятор, способный работать с 256 кубитами[27].
- 2023
- Первая реализация телепортации квантовой энергии[28].
- Израильско-американский ученый-теоретик и математик Одед Регев опубликовал новый квантовый алгоритм по факторизации чисел, превосходящий по эффективности Алгоритм Шора[29][30][31].
Примечания
[править | править код]- ↑ Стивен Визнер. Conjugate Coding. — 1983. — Vol. 15. — P. 78—88.
- ↑ The concept of transition in quantum mechanics (1970) . Дата обращения: 21 сентября 2021. Архивировано 21 сентября 2021 года.
- ↑ Paul Benioff. The computer as a physical system: A microscopic quantum mechanical Hamiltonian model of computers as represented by Turing machines (англ.) // Journal of Statistical Physics. — 1980-05. — Vol. 22, iss. 5. — P. 563–591. — ISSN 0022-4715. — doi:10.1007/BF01011339. Архивировано 11 ноября 2021 года.
- ↑ Манин Ю. И. Вычислимое и невычислимое. — М.: Сов. радио, 1980. — С. 15. — 128 с. — (Кибернетика).
- ↑ Simulating physics with computers Архивированная копия . Дата обращения: 13 сентября 2012. Архивировано из оригинала 16 июня 2010 года.
- ↑ Benioff P. Quantum mechanical hamiltonian models of turing machines (англ.) // Journal of Statistical Physics[англ.] : journal. — 1982. — Vol. 29, no. 3. — P. 515—546. — doi:10.1007/BF01342185. — .
- ↑ Wootters W. K., Zurek W. H. A single quantum cannot be cloned (англ.) // Nature. — 1982. — Vol. 299, no. 5886. — P. 802—803. — doi:10.1038/299802a0.
- ↑ Dieks D. Communication by EPR devices (англ.) // Physics Letters A[англ.] : journal. — 1982. — Vol. 92, no. 6. — P. 271—272. — doi:10.1016/0375-9601(82)90084-6. — .
- ↑ Benjamin Schumacher. Quantum coding // Physical Review A. — 1995-04-01. — Т. 51, вып. 4. — С. 2738–2747. — doi:10.1103/PhysRevA.51.2738. Архивировано 18 июля 2020 года.
- ↑ Lov K. Grover. A fast quantum mechanical algorithm for database search // Proceedings of the twenty-eighth annual ACM symposium on Theory of Computing. — New York, NY, USA: Association for Computing Machinery, 1996-07-01. — С. 212–219. — ISBN 978-0-89791-785-8. — doi:10.1145/237814.237866.
- ↑ Isaac L. Chuang, Neil Gershenfeld, Mark Kubinec. Experimental Implementation of Fast Quantum Searching // Physical Review Letters. — 1998-04-13. — Т. 80, вып. 15. — С. 3408–3411. — doi:10.1103/PhysRevLett.80.3408.
- ↑ 1 2 3 4 5 Иванов А. И. Квантовые компьютеры: прошлое, настоящее и будущее // Защита информации. Инсайд : журнал. — 2015. — № 2. — С. 52—58. — ISSN 2413-3582. Архивировано 8 июня 2021 года.
- ↑ January 7, 2015 Nature (journal) Optically addressable nuclear spins in a solid with a six-hour coherence time (англ.) : journal. — Vol. 517.
- ↑ April 13, 2015 "Breakthrough opens door to affordable quantum computers". Архивировано 16 апреля 2015. Дата обращения: 16 апреля 2015.
- ↑ April 29, 2015 "Demonstration of a quantum error detection code using a square lattice of four superconducting qubits". Архивировано 2 мая 2015. Дата обращения: 1 мая 2015.
- ↑ October 6, 2015 "Crucial hurdle overcome in quantum computing". Архивировано 6 октября 2015. Дата обращения: 6 октября 2015.
- ↑ Scalable Quantum Simulation of Molecular Energies, P. J. J. O’Malley et al. Phys. Rev. X 6, 031007 (18 июля 2016). Дата обращения: 15 августа 2016. Архивировано 11 марта 2017 года.
- ↑ Microsoft makes play for next wave of computing with quantum computing toolkit (англ.). arstechnica.com. Дата обращения: 5 октября 2017. Архивировано 6 октября 2017 года.
- ↑ Qudits: The Real Future of Quantum Computing? (англ.). IEEE Spectrum. Дата обращения: 29 июня 2017. Архивировано 28 июня 2017 года.
- ↑ Intel Delivers 17-Qubit Superconducting Chip with Advanced Packaging to QuTech (англ.). Intel Newsroom. Дата обращения: 23 октября 2017. Архивировано 19 октября 2017 года.
- ↑ CES 2018: Intel продвинулась в квантовых и нейроморфных вычислениях . Дата обращения: 10 января 2018. Архивировано 10 января 2018 года.
- ↑ Hignett, Katherine Physics Creates New Form Of Light That Could Drive The Quantum Computing Revolution . Newsweek (16 февраля 2018). Дата обращения: 17 февраля 2018. Архивировано 25 апреля 2021 года.
- ↑ Liang, Qi-Yu et al. Observation of three-photon bound states in a quantum nonlinear medium (англ.) // Science : journal. — 2018. — 16 February (vol. 359, no. 6377). — P. 783—786. — doi:10.1126/science.aao7293. Архивировано 16 февраля 2018 года.
- ↑ Light-based quantum computer Jiuzhang achieves quantum supremacy | Science News . Дата обращения: 21 сентября 2021. Архивировано 30 марта 2023 года.
- ↑ "The world's first integrated quantum communication network". phys.org (англ.). Архивировано 9 октября 2021. Дата обращения: 11 февраля 2021.
- ↑ Chen, Yu-Ao; Zhang, Qiang; Chen, Teng-Yun; Cai, Wen-Qi; Liao, Sheng-Kai; Zhang, Jun; Chen, Kai; Yin, Juan; Ren, Ji-Gang; Chen, Zhu; Han, Sheng-Long; Yu, Qing; Liang, Ken; Zhou, Fei; Yuan, Xiao; Zhao, Mei-Sheng; Wang, Tian-Yin; Jiang, Xiao; Zhang, Liang; Liu, Wei-Yue; Li, Yang; Shen, Qi; Cao, Yuan; Lu, Chao-Yang; Shu, Rong; Wang, Jian-Yu; Li, Li; Liu, Nai-Le; Xu, Feihu; Wang, Xiang-Bin; Peng, Cheng-Zhi; Pan, Jian-Wei (January 2021). "An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres". Nature (англ.). 589 (7841): 214—219. doi:10.1038/s41586-020-03093-8. ISSN 1476-4687. PMID 33408416. S2CID 230812317. Архивировано 22 сентября 2021. Дата обращения: 11 февраля 2021.
- ↑ Harvard-led physicists take big step in race to quantum computing . Дата обращения: 21 сентября 2021. Архивировано 14 августа 2021 года.
- ↑ [https://web.archive.org/web/20230216115029/https://arxiv.org/abs/2301.02666 Архивная копия от 16 февраля 2023 на Wayback Machine [2301.02666] First Realization of Quantum Energy Teleportation on Superconducting Quantum Hardware]
- ↑ Regev, Oded (2023). "An Efficient Quantum Factoring Algorithm". arXiv:2308.06572.
{{cite journal}}
: Cite journal требует|journal=
(справка) - ↑ 'Surprising and super cool.' Quantum algorithm offers faster way to hack internet encryption (Report) (англ.). 2023-09-19. doi:10.1126/science.adk9418. Архивировано 19 декабря 2023. Дата обращения: 20 декабря 2023.
- ↑ Brubaker, Ben Thirty Years Later, a Speed Boost for Quantum Factoring (англ.). Quanta Magazine (17 октября 2023). Дата обращения: 18 октября 2023. Архивировано 22 декабря 2023 года.
Ссылки
[править | править код]![]() | В другом языковом разделе есть более полная статья Timeline of quantum computing (англ.). |