Хронология квантовых вычислений

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
  • 1968 — Стивен Визнер разработал сопряжённое кодирование[1].

1970-е
  • 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
  • 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
  • 1982
  • 1984 — Чарльз Беннетом и Жилем Брассард предложили первый протокол квантового распределения ключа — BB84.
  • 1985 — Дэвид Дойч впервые описал квантовую машину Тьюринга.

1990-е
  • 1991
  • 1993
  • 1994
  • 1995
  • 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.
    • 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, использующий в качестве кубитов собственный момент импульса отдельно взятых электронов, запертых в квантовых точках.
  • 1998
  • 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

2010-е
  • 2015
    • Оптически адресуемые ядерные спины в твердом теле с временем когерентности сохраняющимся на протяжении 6 часов.[10]
    • Квантовая информация была закодирована простыми электрическими импульсами.[11]
    • Написан код для обнаружения квантовых ошибок с использованием квадратной решетки из четырёх сверхпроводящих кубитов.[12]
    • Разработан двухкубитный логический вентиль из кремния.[13]
  • 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.[15]
    • Ученые создали микрочип, который генерирует два запутанных кубита, с 10 различными состояниями, для 100 измерений в общем.[16]
    • В Intel разработана 17-кубитная микросхема.[17]
  • 2018
    • В Intel разработана 49-кубитная микросхема.[18]
    • В MIT открыли новую форму света, состоящую из двух или трех квантово связанных фотонов (на основе поляритонов), которая в перспективе может быть использована в квантовых компьютерах.[19][20]
  • 2019
    • IBM представила первый в мире коммерческий квантовый компьютер — IBM Q System One.

2020-е
  • 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[21].
  • 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[22][23].
    • Исследователи из MIT представили программируемый квантовый симулятор, способный работать с 256 кубитами[24].

Примечания
  1. Стивен Визнер. Conjugate Coding. — 1983. — Vol. 15. — P. 78—88.
  2. The concept of transition in quantum mechanics (1970)
  3. 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.
  4. Манин Ю. И. Вычислимое и невычислимое. — М.: Сов. радио, 1980. — С. 15. — 128 с. — (Кибернетика).
  5. Simulating physics with computers Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 сентября 2012. Архивировано 16 июня 2010 года.
  6. Benioff P. Quantum mechanical hamiltonian models of turing machines (англ.) // Journal of Statistical Physics : journal. — 1982. — Vol. 29, no. 3. — P. 515—546. — doi:10.1007/BF01342185. — .
  7. 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.
  8. Dieks D. Communication by EPR devices (англ.) // Physics Letters A : journal. — 1982. — Vol. 92, no. 6. — P. 271—272. — doi:10.1016/0375-9601(82)90084-6. — .
  9. Иванов А. И. Квантовые компьютеры: прошлое, настоящее и будущее // Защита информации. Инсайд : журнал. — 2015. — № 2. — С. 52—58. — ISSN 2413-3582.
  10. January 7, 2015 Nature (journal) Optically addressable nuclear spins in a solid with a six-hour coherence time (англ.) : journal. — Vol. 517.
  11. April 13, 2015 Breakthrough opens door to affordable quantum computers. Дата обращения 16 апреля 2015.
  12. April 29, 2015 Demonstration of a quantum error detection code using a square lattice of four superconducting qubits. Дата обращения 1 мая 2015.
  13. October 6, 2015 Crucial hurdle overcome in quantum computing. Дата обращения 6 октября 2015.
  14. 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.
  15. Microsoft makes play for next wave of computing with quantum computing toolkit (англ.). arstechnica.com. Дата обращения: 5 октября 2017.
  16. Qudits: The Real Future of Quantum Computing? (англ.). IEEE Spectrum. Дата обращения: 29 июня 2017.
  17. Intel Delivers 17-Qubit Superconducting Chip with Advanced Packaging to QuTech (англ.). Intel Newsroom. Дата обращения: 23 октября 2017.
  18. CES 2018: Intel продвинулась в квантовых и нейроморфных вычислениях
  19. Hignett, Katherine Physics Creates New Form Of Light That Could Drive The Quantum Computing Revolution. Newsweek (16 февраля 2018). Дата обращения: 17 февраля 2018.
  20. 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.
  21. Light-based quantum computer Jiuzhang achieves quantum supremacy | Science News
  22. The world's first integrated quantum communication network (англ.), phys.org.
  23. 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. Дата обращения 11 February 2021. Неизвестный параметр |s2cid= (справка)
  24. Harvard-led physicists take big step in race to quantum computing

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.