Современная электроника №9/2022

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2022 разуется в выражения QUBO, которые затем минимизируются в процес- се квантового отжига. Процесс QAE используется для обработки матрицы и нахождения нескольких собственных значений гамильтониана и собствен- ных векторов, характеризующих вол- новые функции. При этом QAE автоматически сопо- ставляет частные этапы задачи поиска собственных значений с соответству- ющими блоками QUBO. Процесс минимизации задаётся как последовательная пошаговая коррек- ция матрицы A и целевой функции F(v). Если задано N шагов, то для вычисле- ния N собственных пар QAE выполняет N последовательных запусков, каждый раз с соответствующим образом моди- фицированной матрицей A. Более подробно этот процесс описан в статье [65]. Отмеченные в этой статье эксперименты по использованиюQAE для моделирования атомов являются лишь небольшим репрезентативным подмножеством тех методов, которые можно использовать для создания вход- ных матриц QAE. Поскольку QAE явля- ется открытым многоцелевым методом, то он, в принципе, может быть исполь- зован для работы со многими известны- ми приложениями, характеризуемыми широким спектром операторов и при- кладных программ. Заключение Базовые законы современной физи- ки микромира в основном были сфор- мированы в течение ХХ века. Этот этап, который принято называть периодом «первой квантовой революции», принёс миру новые устройства и технологии: лазеры, транзисторы, компьютеры, бес- проводные системы связи, спутниковая навигация, смартфоны, томографыи т.д. В настоящее время мы наблюдаем вторую квантовую революцию, которая уже позволила учёным манипулировать отдельными квантовыми частицами, открывать новые ядерные частицы и многое другое. По мнению ведущей межправи- тельственной организации Quantum Flagship, курирующей разработки кван- товых технологий в Европейском сою- зе, мир сейчас находится на поворот- ном этапе, когда наука готова передать промышленности знания и техноло- гии, необходимые для предоставле- ния инновационных услуг и продук- тов, таких как безопасная квантовая связь, чрезвычайно точные микродат- чики и первые квантовые компьютеры. Сегодня ведущие страны мира вклю- чились в гонку по созданию и завоева- нию рынка этих ключевых технологий будущего. Так, США планирует вложить более 1,2 миллиарда долларов в кван- товые технологии за период с 2019 по 2028 год. Китай строит свою «Наци- ональную лабораторию квантовых информационных наук» стоимостью 10 миллиардов долларов США. Евросоюз в лице Quantum Flagship объявил о выделении около миллиар- да евро на поддержку следующих кван- товых технологий [66]: ● квантовые вычисления; ● квантовое моделирование; ● квантовая связь; ● квантовая метрология и зондирова- ние. О значимости исследований в обла- сти квантовой механики говорит Нобе- левская премия по физике, которая в 2022 году была присуждена француз- скому ученому Алену Аспекту (Alain Aspect), физику из США Джону Кла- узеру (John F. Clauser) и австрийско- му физику Антону Цайлингеру (Anton Zeilinger) за экспериментальные дока- зательства наличия квантовой запутан- ности фотонов в случае невыполнения неравенства Белла, а также совокупный фундаментальный вклад в раздел кван- товой информационной физики [67]. Поскольку свойство квантовой запу- танности кубитов, рассмотренное в пер- вой части этой статьи, является однимиз краеугольных камней теории квантовых вычислений, уместно сказать несколько слов об этой Нобелевской премии. Прежде всего, нужно обратить вни- мание на то, что Нобелевскую премию эти учёные получили за работы, кото- рые были выполнены задолго до того, как их идеи были претворены в жизнь, в частности, в виде современных кван- товых процессоров. В статье, опублико- ваннойв 1964 г., ДжонСтюарт Беллпред- ложил способ проверки существования квантовой запутанностичастиц. Только в 1972 г. уровень развития техникиизмере- ний позволил Джону Клаузеру экспери- ментально доказать, чтонеравенстваБел- лане выполняются, а значит, существует квантовая когерентностьи запутанность. Однако нашлось много критиков, кото- рые утверждали, что эксперимент Клау- зера недостаточно корректен из-за воз- можности «утечки»фотонов. Почтичерез десять лет в 1981 г. Ален Аспект усовер- шенствовал установку Клаузера и смог исключить влияние испускаемыхфото- нов на результаты измерений. Этот экс- перимент подтвердил справедливость квантовой теории и наличие эффекта запутанности. Тем не менее оставались всё ещё некоторые теоретические аргу- менты (fair-sampling), подвергающие сомнениюквантовую запутанность. Исследовательская группа Антона Цайлингера в 1997 году впервые проде- монстрировала «квантовую телепорта- цию», с помощью которой один фотон передавал на расстоянии свою поляри- зацию другому фотону. Тем самым ещё раз была подтверждена справедливость квантовой теории в отношении запу- танности частиц [68]. В 2013 году коллектив авторов во главе с Антоном Цайлингером опу- бликовал большую статью с описани- ем подробных экспериментальных Рис. 16. В эксперименте по квантовой телепортации между тремя несмежными узлами детекторы на основе замещённых атомов работают при температуре минус 270 ° С [70]