قال أستاذ الفيزياء الكسندر لفوفسكي ، لقد شهدنا ثورة الكم الثانية. يجادل هذا مع حقيقة أن الإنسانية تعلمت التحكم في الأنظمة الكمومية على مستوى الوحدة.
ثم لماذا لم يظهر جهاز كمبيوتر كمّي بعد على مكتب الجميع ولا يقوم بتشغيل الموسيقى من فكونتاكتي من خلال خط اتصال كمّي غير قابل للكسر؟ حول هذا ، وكذلك حول تطوير العلم الروسي وأن "برودة" هي تقنية blockchain أو الكم ، قال الأستاذ شخصيا.
ألكسندر لفوفسكي - دكتوراه ، أستاذ الفيزياء في جامعة كالغاري ، عضو المجلس العلمي لمركز الكم الروسي (RCC) ، محرر مجلة Optics Express ، مروج علوم الكم. المقابل: ايليا لوباتين
المدعى عليه: ألكسندر لفوفسكياليوم ، يمكن شراء جهاز كمبيوتر كمومي مقابل أكثر من 10 مليون دولار ، وهو ما قامت به Google على سبيل المثال. في حين أن مثل هذا الكمبيوتر فعال فقط في حل المشكلات المستهدفة بدقة. ما الذي يتوقعه المشترون لدفع هذا المبلغ؟
اشترت Google "الكمبيوتر الكمومي" لشركة D-Wave الكندية. هذا ليس حاسوبًا كميًا عالميًا ، ولكن ما يسمى بالملحم الكمومي - "مُصلِد الكم". يعتقد العديد من زملائي - الخبراء النظريون في مجال علم التحكم الآلي الكمومي - أن هذا الجهاز ليس له مزايا على الجهاز الكلاسيكي. على الرغم من أن Google و D-Wave يعرضان أمثلة لمهام محددة يمكن حلها بشكل أسرع مع هذا الجهاز مقارنة بجهاز كمبيوتر عادي وكلاسيكي ، فإن المعارضين يجادلون بأن هذا يرجع إلى أن الخوارزميات الكلاسيكية ليست ببساطة مثالية. وبعبارة أخرى ، فإن الميزة هي وهم ينبع من حقيقة أننا لا نخرج من "الحديد" الكلاسيكي كل ما هو قادر عليه.
باختصار ، هناك جدل علمي. نحن ، الناس العاديين ، سوف نستفيد منهم في أي حال: إما سيكون لدينا أجهزة كمبيوتر كمومية ، أو ستتحسن الخوارزميات الكلاسيكية بشكل كبير.
في هذه الأثناء ، لم يتم حل هذه النزاعات ، ويتلاشى مسألة ما إذا كان هذا الكمبيوتر لديه ميزة نظرية على الجهاز الكلاسيكي ، من حيث المبدأ ، في الخلفية. إذا كنت تستخدم هذا الجهاز هنا والآن يمكنك حل المشكلة بمائة أو مليون مرة أسرع من جهاز كمبيوتر كلاسيكي ، فلماذا لا تحلها بهذه الطريقة؟
يستثمر المستثمرون في العديد من المشاريع. مشروع الكمبيوتر الكمومي هو مكاسب عالية المخاطر عالية. من الواضح أنه لا يمكن أن يأتي شيء من هذا ، ولكن إذا حدث ذلك ، فسيكون العادم هائلاً (آلاف ، أو حتى عشرات الآلاف من المئة). لذلك ، في المتوسط ، كما هو متوقع ، اتضح أن المشروع فائز وجذاب للاستثمار.
أنشأت جامعة هارفارد جهاز كمبيوتر 51 بت. قل لي ، هل ينطبق هذا على ثورة الكم الثانية ، أو حتى الأولى؟والثورة الكمومية الثانية هي القدرة على التحكم في الأنظمة الكمومية المعقدة المتشابكة على مستوى مكوناتها الفردية (الأيونات والفوتونات والذرات). هذا هو الفرق الرئيسي عن الثورة الكمومية الأولى - اختراع الأجهزة المجهرية ، والتي ، على الرغم من أنها تستخدم فيزياء الكم كأساس لعملها ، فهي غير قادرة على التحكم الفردي. أدت الترانزستورات والليزر إلى ظهور الدوائر المتكاملة ، وأجهزة الكمبيوتر ، والإنترنت ، والاتصالات المحمولة - بشكل عام ، جعل العالم بالطريقة التي نعرفها الآن. ومن ثورة الكم الثانية نتوقع المزيد!
إن تجربة هارفارد هي بالطبع عنصر من ثورة الكم الثانية. ومع ذلك ، هذا ليس جهاز كمبيوتر كمومي ، ولكن ما يسمى بمحاكاة الكم. بمعنى آخر ، هذا ليس جهاز حوسبي ، ولكنه نوع من النظام المادي الذي يسمح لك بمحاكاة الأنظمة المادية الأكثر تعقيدًا ، على وجه الخصوص ، فيزياء الحالة الصلبة.
جهاز تم إنشاؤه في هارفارد. وقاد المشروع ميخائيل لوكين وماركوس غرينر من جامعة هارفارد ، وكذلك فلادان فوليتش من معهد ماساتشوستس للتكنولوجياما الذي يحد من نمو عدد البتات عند إنشاء الكمبيوترات الكمومية؟ من أين تأتي الأرقام 5 ، 50 ، 2000؟ هل المشكلة بالتحديد في عدد الكيبات؟نعم ، يقاس الجميع بعدد الكيباتات ... في الواقع ، هذا هراء ، لأنه ليس الكمية هي المهم ، ولكن الجودة. الكوبيت الحديثة "هشة" للغاية: فهي تتفاعل مع العالم الخارجي وتفقد معلوماتها الكمية بسرعة كبيرة. بمساعدتهم ، من المستحيل إجراء حتى أبسط الحسابات الكمية. للقيام بذلك ، تحتاج أولاً إلى القيام بما نسميه كبيت منطقي ، والذي يمكن أن يدعم المعلومات الكمية إلى أجل غير مسمى عن طريق تصحيح الأخطاء. من أجل جعل كيوبت منطقي واحد ، هناك حاجة لعشرات أو حتى مئات منها المادية.
تحتوي أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية على هذا أيضًا. تحدث أخطاء باستمرار هناك ، وإذا لم تقم بتصحيحها ، فستختفي المعلومات على الفور. ولكن نظرًا لوجود خوارزميات تصحيح ، فإننا لا نرى أخطاء. نرى أن المعلومات مخزنة إلى أجل غير مسمى.
في الحوسبة الكمومية ، لا توجد مثل هذه التكنولوجيا حتى الآن ، لأن جودة الكيوبتات المادية ليست كافية لتحقيق واحدة منطقية واحدة. لذلك ، يجب أن يؤخذ كل الحديث عن عدد وحدات البت بدقة.
نسمع بانتظام عن إطلاق خط اتصال كمومي يعتمد على التشابك الكمي. ما مدى قابليتها للتطبيق من وجهة نظر تجارية؟لا تعتمد معظم خطوط الاتصالات الكمومية الحديثة على التشابك الكمومي. هذا أمر جيد ، لأن التشابك ظاهرة معقدة نوعًا ما: من الصعب الحصول عليها وتطبيقها. يستخدم الاتصال الكمي الحديث ، كقاعدة عامة ، نبضات ليزر ضعيفة - مثل أن كل نبضة فردية تحتوي في المتوسط على أقل من فوتون واحد. في بعض الأحيان يتخطى فوتون واحد ، ثم يمكنك تسجيل بعض المعلومات عليه وإرساله إلى مسافة معينة. في هذه الحالة ، يمكنك التأكد من أنه إذا سرق شخص ما هذا الفوتون ، فلن يتمكن من إعادة إنتاجه في نفس الحالة الكمية. تعتمد سرية الاتصال الكمي على هذا.
مشكلة الاتصال الكمي الحديث هي أنه يعمل فقط على مسافات قصيرة. لماذا؟ لأن الخسائر في خطوط الألياف هي بترتيب عامل اثنين لمدة 10-15 كم. وهذا يعني ، على سبيل المثال ، في الخط من موسكو إلى سانت بطرسبرغ ، أن دفعة واحدة فقط من أصل 10
18 مليار مليار - ستصل إلى وجهتها. بهذه السرعة ، بالطبع ، من المستحيل نقل كميات معقولة من المعلومات.
في خط الاتصال الكلاسيكي المعتاد ، توجد هذه المشكلة أيضًا ، ولكن يتم حلها بمساعدة مكررات أو مكبرات صوت. يتم تثبيت مكبر للصوت كل بضع عشرات من الكيلومترات ، مما يرفع مستوى الإشارة الضوئية إلى الإشارة الأولية. لا يمكن القيام بذلك بخط كمي ، لأن مثل هذا مكبر الصوت لا يمكن تمييزه عن الجاسوس: فهو يغير الفوتونات ويفعل الشيء نفسه. لذلك ، يجب اختراع تقنية أخرى - ما يسمى مكرر الكم. لتحقيق ذلك ، هناك حاجة إلى تشابك الكم. بتعبير أدق ، ظاهرتان - الانتقال الكمي والذاكرة الضوئية الكمومية.
لماذا يكون blockchain عرضة لتكنولوجيا الكم؟يتم استخدام وظيفة تجزئة التشفير في blockchain: تحتوي كل كتلة لاحقة على وظيفة تجزئة الكتلة السابقة ، لذلك من المستحيل الآن تغيير المعلومات المخزنة في أحد الكتل دون انتهاك سلامة السلسلة بأكملها. يمكن للحاسوب الكمومي أن يجعل حساب دالة التجزئة قابلاً للعكس ، أي أنه يمكنه التقاط تغيير في الكتلة بحيث لا تتغير التجزئة.
هناك ثغرة أخرى خاصة بالعملات المشفرة: توقيع رقمي. سيتمكن أي شخص لديه كمبيوتر كمومي من تزوير توقيع رقمي ، على سبيل المثال ، يقوم بتحويل أموال كبيرة نيابة عن بعض الملياردير باستخدام توقيعه الرقمي. وهكذا ، بمجرد اختراع كمبيوتر كمومي عالمي ، للبيتكوين ، وبالنسبة لجميع العملات المشفرة الحديثة ، سيتم تخفيض التكلفة إلى الصفر.
في الآونة الأخيرة ، توصلنا في مركز Quantum الروسي إلى طريقة للقضاء على نقاط الضعف هذه من خلال تطبيق تكنولوجيا الاتصالات الكمية على blockchains. أعتقد ، بالطبع ، أن blockchains والعملات المشفرة لها مستقبل - فهي ببساطة ستتغير ويتم توليفها مع تقنيات الكم في عملية التطوير.
لنفترض أن الفيزيائيين عالقون في دراسة العالم الصغير. ما الذي سيحدث بشكل أسرع - اقتراب الشخص من فهم أنه لا يفهم أي شيء ولن يخترع أي شيء ، أو عدم القدرة على تمويل مشروع فائق عالمي ، والذي سيكون أغلى 10 مرات من مصادم الهادرون؟
أعتقد أنه خلال القرن العشرين ، تقدمت الفيزياء إلى الأمام بعيدًا مقارنة بالعلوم الأخرى. تملي تطوير العلوم دائما من خلال التطبيق العملي. والآن أصبح مستوى المعرفة بالفيزياء أكبر بعدة مراتب من الحجم الذي يمكن استخدامه في الممارسة. هل يمكنني معرفة المزيد؟ بالتأكيد ، ولكن لهذا من الضروري حقًا إما التلسكوبات العملاقة أو بناء مسرعات باهظة الثمن. السؤال هو - لماذا؟ فضول خمول؟
لذلك ، يبدو لي أنه في القرن الحادي والعشرين ، ستبطئ الفيزياء تطورها وتفسح المجال لعلوم مثل علم التحكم الآلي والبيولوجيا ، لأنه في هذه العلوم توجد أسرار مباشرة أمام أنوفنا: كيف يتم ترتيب الخلايا ، وكيفية علاج الأمراض ، والوراثة ، وما إلى ذلك. في المسائل التكنولوجية - علم التحكم الآلي في التفاعل مع علم الأحياء. كيف يعمل الدماغ وكيف نفكر وكيف نجعل الآلة تفكر مثل الشخص؟ هذه المهام العلمية مثيرة للاهتمام وذات صلة للغاية ، والأهم من ذلك - يتيح لك حلها تطوير أجهزة مبيعات في العالم الحقيقي من شأنها تحسين حياة الناس.
لاحظت في إحدى مقابلاتك أن تطوير العلماء المحليين يعوقه العزلة في معهد الأبحاث. هل هذا البيان ينطبق على العلم الأجنبي؟ أم أنها تتعلق فقط بالعلوم في روسيا؟النظام العلمي الروسي هو إرث النظام السوفياتي ، الذي سُجن بسبب الحرب الباردة. في تلك الأيام ، قامت بوظائفها بشكل جيد: تم اقتباس العلم السوفييتي في العالم على أعلى مستوى. وعندما انتهت الحرب الباردة ، ضعف دعم الدولة للعلوم بشدة ، وانخفض تمويلها. ونتيجة لذلك ، لم يرث العلم الروسي من العلم السوفيتي أفضل ، ولكن أسوأ الميزات - على وجه الخصوص ، عزلته. لسنوات عديدة كان الناس يفعلون نفس الشيء ، ويتفاعلون بشكل ضعيف للغاية مع العالم الخارجي ومع العلم العالمي. أحد الأسباب هو أن العالم الروسي يحصل على منصب دائم في مرحلة مبكرة من حياته المهنية. على سبيل المثال ، يُكفل لطالب الدراسات العليا وظيفة لبقية حياته. اتضح أنه من غير المنطقي أن تتعلم شيئًا جديدًا ، لتثبت للعالم أنك تستحق شيئًا - يمكنك الجلوس في معهد الأبحاث هذا ، والحصول على راتب صغير والعيش مثل شخص عادي.
في هذا الصدد ، أحب نهج العلوم الدولية ، حيث لا يتمتع الشخص الذي يقل عمره عن 30-40 عامًا بموقف دائم. ونتيجة لذلك ، كان لديه الدافع لمواصلة البحث والعمل. إذا توقف أحد العلماء عن إعطاء شيء جديد على الجبل - فسيكون ببساطة في سلة المهملات. نعم ، مثل هذا الضغط هو محرك مزعج ، لكنه ليس محرك الإنسان فحسب ، بل محرك العلم نفسه.
بالإضافة إلى ذلك ، في النظام الأجنبي ، يقوم الشخص ، كقاعدة عامة ، بتنفيذ مراحل مختلفة من حياته المهنية - حتى يحصل على منصب دائم - في مجموعات مختلفة ، وجامعات ، وغالبًا في بلدان مختلفة. ونتيجة لذلك ، فإن كل شخص يحمل تجربة فريدة وأفكارًا فريدة يمكن تجميعها بشكل لا مثيل له.
هل يمكن أن يكون التعليم عبر الإنترنت فعالاً كمصدر بديل للمعرفة؟أعتقد أن التعليم عبر الإنترنت هو مستقبل التعليم. أنا نفسي أتقن دورات التعلم الآلي عبر الإنترنت. الطريقة تعمل بشكل جيد - أنا على استعداد لأشهد الفعالية بنفسي.
في المعهد يوجد محاضر في جمهور من 200 شخص ، يبث شيئًا وينام الطلاب. ما هي النقطة؟ هناك نقل للمعلومات في اتجاه واحد ، دون ملاحظات.
من الواضح أن المحاضرات لا غنى عنها. ولكن لماذا لا تجد أفضل محاضر في العالم الذي سيقرأ على الإنترنت ليس لـ 200 شخص ، ولكن لـ 20 ألف شخص. يمكن للمستمع أن يوقف محاضرته في أي لحظة ، فكر في الأمر ؛ استمع إلى المواد عندما تكون مناسبة ، عندما يكون هناك مزاج. سيتغير دور الأستاذ والمعلم في الجامعة: لن يتم بث ذلك ، بل التعليم التفاعلي - ندوات يمكن للطالب من خلالها التواصل مباشرة مع المعلم ، والتعلم من تجربته والحصول على إجابات لأسئلته.
التعليم عبر الإنترنت فعال عندما يقترن بالتعليم بدوام كامل. آمل أن يتغير المفهوم في هذا الاتجاه: مزيد من التفاعل والمحاضرات - عبر الإنترنت.
ما هو دافعك لإلقاء محاضرات عامة؟يتعلق هذا بموضوع العزل الذي سألت عنه. يميل العالم بشكل عام إلى حبس نفسه في برجه العاجي المريح - للبحث عما هو مثير للاهتمام بالنسبة له ولشخصين أو ثلاثة أشخاص في جميع أنحاء العالم ، لنشر المقالات التي سيقرأها هذا الزوجان فقط. اغل العصير. وإذا أصبحنا كذلك ، فتوقف عن التواصل مع العالم ، فما الفائدة منا؟ لذلك ، أعتقد أن واجبنا هو نقل العلم إلى الجماهير. ليس فقط لغرض الإيثار للتعليم العام ، ولكن أيضًا حتى لا ننسى أن نسأل أنفسنا عن الفوائد التي تجلبها أنشطتنا للتقدم والإنسانية.
ماذا ستكون محاضرة العلوم الشعبية الخاصة بك في مؤتمر تكنولوجيا الكم 1 مارس؟في الجزء الأول من المحاضرة ، سأقول بضع كلمات حول أساسيات فيزياء الكم على أساس الفوتونات - الجسيمات الأولية للضوء. وكذلك عن مفارقات الكم. أنا مهتم بهذا الموضوع. إنها تُظهر مدى روعة فيزياء الكم ، ومدى عواقب لا تصدق على التغيرات البسيطة التي تبدو بسيطة في مفهوم العالم.
سيتم تخصيص الجزء الثاني من العرض التقديمي لأمثلة تقنيات الكم: الحوسبة الكمومية ، والتشفير الكمومي ، الكرونومتر الكمي ، وأجهزة الاستشعار.