Что такое квантовый компьютер? Алексей Семихатов и Алексей Федоров

Что такое квантовый компьютер? Алексей Семихатов и Алексей Федоров

00:08 Введение

• Никита Рудаков представляет канал "Атамариум Хомо Сайнс".
• Канал посвящен науке и взаимодействию атомов.
• В этом сезоне приглашаются два гостя для обсуждения влияния науки на жизнь.

01:13 Квантовая физика и квантовый компьютер

• Ведущий представляет гостей: Алексей Семихатов и Алексей Федоров.
• Тема обсуждения: квантовая физика и квантовый компьютер.
• Ведущий загадывает желание: понять, что такое квантовый компьютер.

02:12 Принципы работы квантового компьютера

• Квантовый компьютер не может быть подсмотрен, иначе он разрушается.
• Волновая функция умирает при измерении, что делает вычисления невозможными.
• Квантовые законы отличаются от классических, что позволяет создавать уникальные состояния и запутывать объекты.

04:09 Квантовые технологии и их влияние

• Квантовые технологии позволяют создавать состояния суперпозиции и запутывать объекты.
• Квантовые законы поддерживают существование привычного нам мира.
• Квантовый компьютер работает по принципам квантовой физики, а не классической.

07:11 Аналоговые и цифровые модели вычислений

• Квантовый компьютер использует аналоговую эволюцию волновой функции.
• Аналоговая и цифровая модели вычислений эквивалентны.
• Квантовый компьютер моделирует физические процессы, а не вычисляет функции.

08:39 Философия квантовых вычислений

• Квантовый компьютер моделирует физические процессы, а не вычисляет функции.
• Квантовый компьютер ведет вычисления в нескольких вселенных одновременно.
• Идея квантового компьютера принадлежит Дэвиду Дойчу.

10:48 История квантовых вычислений

• Дэвид Дойч предложил идею квантового компьютера в 1984 году.
• Его статья о квантовой машине Тьюринга была опубликована в 1985 году.
• В 1980-х годах идея квантовых вычислений не была воспринята всерьез.

11:45 Многомировая интерпретация

• Дэвид Дойч поддерживает многомировую интерпретацию квантовой механики.
• Его идеи остаются актуальными и развиваются.

12:20 Проблемы квантовых вычислений

• Квантовые компьютеры сталкиваются с ошибками из-за теоремы о запрете клонирования.
• Питер Шор предложил метод коррекции ошибок с использованием запутанности.

13:43 Масштабируемость и коррекция ошибок

• Для корректной работы квантовых вычислений требуется избыточное кодирование и коррекция ошибок.
• Для алгоритма Шора требуется миллионы физических кубитов и много времени.

16:39 Развитие квантовых вычислений

• Интерес к квантовым вычислениям вырос после работы Шора.
• В 2010-х годах начались крупные инвестиции в это направление.
• Квантовые компьютеры решают тестовые задачи быстрее классических суперкомпьютеров.

18:31 Практическое применение

• Квантовые алгоритмы ориентированы на специальные задачи, такие как криптография, моделирование и оптимизация.
• Квантовые компьютеры не являются универсальными, но эффективны для определенных задач.

20:33 Будущее квантовых вычислений

• Квантовые вычисления могут стать неотъемлемой частью нашей жизни, как спутники и навигаторы.
• Квантовые компьютеры будут использоваться для решения сложных задач, таких как искусственный интеллект и линейные уравнения.

20:59 Оптимизм в квантовых вычислениях

• Автор считает, что квантовые компьютеры будут востребованы для решения задач, таких как оптимизация общественного транспорта.
• Москва планирует использовать квантовые вычисления для оптимизации транспортных систем.

21:31 Сценарии применения квантовых вычислений

• Квантовые вычисления будут использоваться в крупных индустриальных задачах, а не в пользовательских приложениях.
• Пример: моделирование процесса получения аммиака, который требует больших затрат энергии.

23:55 Моделирование химических процессов

• Квантовые компьютеры могут помочь в моделировании химических процессов, таких как производство аммиака.
• Это позволит экономить энергию и улучшать производственные процессы.

25:24 Высокотемпературная проводимость

• Квантовые компьютеры могут моделировать сложные физические процессы, такие как высокотемпературная проводимость.
• Это поможет избежать потери промежуточных фаз и улучшить точность моделирования.

26:41 Квантовые генераторы случайных чисел

• Квантовые генераторы случайных чисел используют фундаментальные принципы квантовой механики для генерации случайных чисел.
• Это позволяет избежать скрытых процессов, которые могут влиять на детерминированные компьютерные программы.

28:27 Индотерминизм квантовой механики

• Квантовая механика не объясняет все процессы, а работает как оракул, предсказывая результаты измерений.
• Квантовая механика детерминистична в своем индотерминизме, но не предсказывает результаты индивидуальных измерений.

29:50 Заключение

• Квантовые вычисления могут быть использованы для решения сложных задач, таких как моделирование химических процессов и высокотемпературной проводимости.
• Автор подчеркивает важность детерминистских и индотерминистских аспектов квантовой механики в этих процессах.

30:40 Квантовые вычисления и моделирование

• Квантовые компьютеры могут моделировать сложные системы, такие как геополитические конфликты.
• Квантовые алгоритмы ускоряют решение линейных уравнений.
• Моделирование исторических событий с помощью квантовых компьютеров невозможно.

32:10 Ограничения квантовых моделей

• Квантовая природа явлений проявляется в макроскопических масштабах опосредованно.
• Моделирование социальных и экономических процессов с помощью квантовой механики неточно.
• Квантовые модели не могут объяснить все аспекты сложных процессов.

34:11 Метафоры и аналогии

• Метафоры квантовой механики, такие как "запутанные носки", ограничены и не отражают всю сложность.
• Квантовая механика и социальные процессы имеют разные уровни абстракции.

34:41 Суперпозиция и скрытые параметры

• Квантовая механика меняет систему при наблюдении, что метафорически можно описать как "запутанные носки".
• Скрытые параметры в квантовой механике невозможно обнаружить экспериментально.

36:45 Вигнер и квантовая механика

• Вигнер пытался описать квантовую механику в классических терминах, но это оказалось невозможным.
• Квантовая механика нарушает некоторые свойства, привычные в классическом мире.

37:53 Метафора вселенной как квантового компьютера

• Метафора вселенной как квантового компьютера отражает постоянный расчет сложной системы.
• Для моделирования процессов во вселенной требуется множество таких же студий, как сама вселенная.

39:34 Квантовые состояния и манипуляции

• Кубит — это двухуровневая квантовая система, способная к суперпозиции.
• Квантовая механика позволяет манипулировать комплексными числами, описывающими состояния.
• Кубит может перемещаться по сфере комплексных чисел, что отражает его квантовые операции.

41:01 Кудиты и их преимущества

• Кудиты могут иметь любое количество состояний, от трех до бесконечности.
• Кудиты позволяют манипулировать состояниями внутри одной системы, что уменьшает количество ошибок.
• Это важно для повышения точности и эффективности квантовых вычислений.

43:08 Практическое применение кудитов

• Кудиты позволяют сократить количество операций, требующих физического взаимодействия между частицами.
• Это особенно важно для уменьшения ошибок и повышения точности вычислений.

45:53 Развитие квантовых технологий в России

• Россия активно развивает квантовые технологии, включая квантовые вычисления, коммуникацию и сенсорику.
• Дорожные карты включают увеличение мощности квантовых компьютеров.
• Прогресс достигнут по всем основным направлениям квантовых вычислений.

48:23 Гонка квантовых технологий

• Существует глобальная гонка квантовых технологий, особенно в области квантовых вычислений.
• Квантовые компьютеры могут использоваться для защиты от потенциальных угроз и извлечения экономической выгоды.

50:32 Применение квантовых вычислений в искусственном интеллекте

• Квантовые вычисления могут использоваться для обучения нейронных сетей.
• Существуют различные подходы, такие как вариационное квантовое вычисление и обучение на основе ограниченных машин Больцмана.

50:32 Будущее квантовых вычислений

• Будущее квантовых вычислений остается неопределенным, но они могут привести к значительным изменениям в различных областях.
• Вариационное квантовое вычисление и обучение на основе ограниченных машин Больцмана являются перспективными направлениями для дальнейшего развития.

51:36 Квантовые нейросети и искусственный интеллект

• Обсуждаются три мейнстрима: нейросети, квантовые компьютеры и искусство.
• Совмещение этих направлений может привести к значительным прорывам.
• Квантовые компьютеры могут помочь в объединении фундаментальных взаимодействий, таких как теория всего.

52:26 Квантовая гравитация и теория струн

• Квантовая гравитация и теория струн остаются сложными для понимания.
• Квантовый компьютер может стать инструментом для научных исследований.

52:58 Квантовый компьютер и его природа

• Квантовый компьютер рассматривается как контролируемая растущая квантовая система.
• Он может помочь понять границы между квантовым и классическим мирами.

54:17 Влияние квантового компьютера на мир

• Квантовый компьютер может изменить мир, но мы еще не знаем, как именно.
• Зрители приглашаются к обсуждению, как квантовые технологии уже изменили мир.

55:16 Заключение и благодарности

• Автор благодарит зрителей за участие и выражает надежду на продолжение дискуссий.
• Призывает подписываться на канал и ставить лайки.