Аналог мозга вселенной!

Задачи,которые требуют ...миллиарды лет вычислений!

Друзья!

Все в мире стремительно меняется! Мы уже привыкли к квантовым чудесам современной техники. Она у нас постоянно ...в кармане- сотовый телефон, на столе-ноутбук, у кровати- плоский цветной телевизор! А что дальше, через 10-20 лет?

"Нередко люди думают, что квантовые технологии – это нечто из области невероятного и доступного только крупнейшим научным центрам. На самом деле квантовые технологии однажды уже перевернули привычную реальность: именно они подарили нам смартфоны, сверхплоские телевизоры и вообще всю современную электронику. Это была первая квантовая революция – с ней мир получил транзисторы, лазеры, интегральные микросхемы и новые виды связи (например, мобильную).

Что принесет вторая квантовая революция – нам еще предстоит выяснить, но уже понятно, что она повлияет на мироустройство не меньше, чем первая. Какие же сейчас существуют квантовые разработки, способные изменить привычные устои? Разберем некоторые из них.

Квантовый компьютер – принципиально новые вычислительные возможности

Летом 2017 г. основатель Российского квантового центра (РКЦ) Михаил Лукин объявил, что совместно с учеными из Гарвардского и Массачусетского технологического университетов был создан и протестирован квантовый компьютер на 51 кубит".https://zen.yandex.ru/naukatv

Отступление.

"Квантовые компьютеры часто понимают неправильно из-за того, что в их названии есть слово "компьютер". Когда люди слышат слово "компьютер", они думают о ноутбуках или телефонах, но дело в том, что эти устройства и даже самые большие суперкомпьютеры в мире работают по одной и той же фундаментальной схеме. Однако, квантовые компьютеры имеют фундаментальные отличия и их нельзя называть компьютерами в привычном понимании этого слова.

Классические биты, из которых состоят все компьютеры на планете, могут принимать значения 0 или 1, и, таким образом, они оперируют информацией в двоичном коде. В то же время квантовый бит (кубит) может существовать в состоянии суперпозиции нуля и единицы, то есть в процессе вычислений он принимает значение 0 и 1 одновременно - это происходит из-за фундаментальных свойств квантовой механики. Если у нас есть 2 кубита, то мы можем создать запутанность (второе фундаментальное свойство квантовой механики) между ними, и тогда нам удастся создать суперпозицию из 4-ех состояний, с тремя кубитами из 8-ми, с четырьмя из 16-ти, и число возможных состояний растет экспоненциально! Имея всего 50 кубитов, мы можем оперировать суперпозицией из 1,000,000,000,000,000 (одного квадриллиона) состояний!
Для того, чтобы понять потенциал такого подхода к вычислениям, давайте рассмотрим простую задачку: пройти лабиринт.Единственный способ решения такой задачи на классическом компьютере - перебор всех возможных вариантов, череда успехов и неудач. Однако квантовый компьютер, используя всю мощь квантовой физики, проверяет все варианты одновременно и дает правильное решение намного быстрее.

Казалось бы, можно немного подождать и классический компьютер решит задачу, зачем строить сложную квантовую машину? Все бы ничего, но только человечество постоянно сталкивается с задачами, которые займут тысячи, миллионы, миллиарды лет вычислений на самых мощных суперкомпьютерах мира. Время — непозволительная роскошь для человека, нам нужны решения этих задач уже сегодня. Давайте попробуем разобраться где конкретно сила квантового компьютера может нам помочь?

Квантовый компьютер не способен полностью заменить классический, да это и не нужно. Обычный компьютер справляется со множеством задач, но, все таки, существует класс проблем, которые квантовая машина способна решить за час, в том время как классическим компьютерам понадобится время жизни Вселенной. Известные на сегодняшний день задачи такого типа, можно разделить на 4 группы:

1. Задачи, где возникает преобразование Фурье. Это, в основном, задачи криптографии и шифрования: тот самый алгоритм Шора, о котором мы писали ранее, позволит взломать RSA и Биткоин. Происходит это потому, что квантовое преобразование Фурье невероятно быстрое и, если найти ему правильное применение, то оно даёт экспоненциальное ускорение.

2. Задачи оптимизации. Сюда входят комбинаторные проблемы, которые решаются лишь перебором всех возможных вариантов, например, лабиринт, который был рассмотрен выше. Другой нашумевший квантовый алгоритм, алгоритм Гровера, позволяет решать такие задачи быстрее обычного перебора, однако, не дает такого сильного ускорения как алгоритм Шора. Комбинаторные задачи постоянно возникают в сфере логистики, оптимизации и экономики.

3.Третий квантовый алгоритм, дающий заметное ускорение — это алгоритм HHL. Он способен решать систему линейных уравнений экспоненциально быстрее любого классического алгоритма; как известно, линейные уравнения возникают повсюду, например, в задачах машинного обучения. Так что quantum-assisted machine learning — это одно из самых полезных применений квантовых компьютеров. Да и вообще использование квантовой физики в задачах искусственного интеллекта это классно: можно, к примеру, использовать квантовые выборки, которые находятся в состоянии суперпозиции нескольких классических выборок.

4. Симуляции квантовой системы.Это самое естественное применение квантовых компьютеров. Такой подход предложил ещё Фейнман: чтобы замоделировать очень сложную квантовую систему вам нужна другая сложная квантовая система, о которой вы все знаете и умеете ей управлять. Поэтому полноценный квантовый компьютер поможет создать новые материалы, новые лекарства, высокотемпературные сверхпроводники. Это задачи, где надо хитрым образом организовать взаимодействие атомов, но чтобы понять как именно это сделать классическим компьютерам потребуется триллионы лет вычислений, в то время как большим квантовым — несколько часов.
В прекрасном мире будущего квантовые и классические компьютеры будут существовать в симбиозе: вы сможете запускать часть программы, сложную для вычислений, на полноценном квантовом компьютере удаленно, а всю остальную программу на обычном ...Фантастика? Нет- уже реальность! Мы создем аналог "мозга" Вселенной! Мы- уже БОГИ!
Вл.Назаров

*****************
1.Российские учёные нашли самую дешёвую энергию

NASER — это квантовый генератор на основе нового физического принципа получения электромагнитного излучения. Это изобретение откроет новые горизонты в развитии науки и техники для всего мира. Именно о нём пойдёт речь дальше.
 
Основы идеи заложили ещё светские учёные. Иследавания принципа продолжаются и в настоящее время. Все прототипы созданные ранее были очень сложны в реализации. Но всё может измениться благодаря исследованиям Андрея Пастухова. Работать над созданием экологичного источника энергии он начал ещё в 2013 году. Через 4 года в городе Таллин Пастухов с партнёрами основал компанию NASER Technology. Там и были созданы первые прототипы квантового генератора NASER.
«NASER кардинально отличается от всех известных в настоящее время квантовых генераторов. Он простой в технической реализации и не требует высоких энергий и низких температур. Новый квантовый генератор позволяет получать электромагнитное излучение большой мощности в нанометровом диапазоне», — сообщается на официальном сайте компании.
 
По мнению экспертов, перспективы квантового генератора NASER велики. Использовать изобретение можно в разных сферах. Например, в химии, фармацевтике, двигателестроении, металлургии, нефтегазовой промышленности, электроэнергетике и электротехнике. Благодаря NASER станет возможным улучшение экологической ситуации и здоровья каждого человека.
 
За три года существования компании NASER Technology учёные создали 5 прототипов квантовых генераторов будущего:
 
1. Двигатель NASER.Engine на основе электромагнитного излучения нанометрового диапазона, не содержащий ферромагнитных деталей;
2. Прототип промышленного аппарата NASER.NHS для производства гидрозолей с наночастицами металлов и минералов, обладающих уникальными антисептическими и антибактериальными свойствам
3. Действующий макет устройства NASER.Oil для разрушения веществ электромагнитным излучением (газов, жидкостей, углеводородов, минералов, металлов). Благодаря ему улучшается экологическое состояние.
4. Лабораторная модель источника питания NASER.CCAT для автокатодных люминесцентных ламп — источников света на порядок экономичнее светодиодов.
 5. Лабораторная модель прибора NASER.Med для локального регулируемого нагрева тканей живых организмов до требуемой температуры.
Учёные не останавливаются на достигнутом и продолжают работать. Остаётся надеяться, что им удастся усовершенствовать и масштабировать эти прототипы.
Использование технологии NASER способно начать новую технологическую эпоху и изменить ход истории. Ведь полученная энергия от нового квантового генератора будет создавать тягу мощнее всех известных. То есть такие вещи, как сверхэкономия на электричестве, новые типы двигателей и использование ракет на альтернативном топливе перестанут быть для нас недосягаемой фантастикой.

https://zen.yandex.ru/sferalive
*******************

2.Российский авиационный электродвигатель на сверхпроводниках позволит навсегда изменить рынок гражданской авиации

Высокая цена на нефть, а как следствие и на авиационный керосин, заставило авиакомпании сделать выбор в пользу экономии расхода топлива.
В связи с ужесточившимися экологическими нормами для авиакомпаний, выбор пассажирских лайнеров у перевозчиков, теперь напрямую зависит от более экологичных и энергоэффективных силовых установок.
Композитные лопатки современных турбовентиляторных двигателей, а также части корпуса из композитного материала, ощутимо влияю на его вес. Так же меньшее число лопаток и более низкие обороты делают современные двигатели более тихими.
Они способны пропустить через себя больше воздуха с меньшим усилием, а это означает, что двигатель будет расходовать меньше топлива. Стоит отметить, что современные авиационные турбовентиляторные двигатели, пожалуй, являются самыми дорогими компонентами лайнера.
Как утверждает большинство мировых производителей авиационных двигателей, что подобные технологии находятся на пределе совершенствования их эффективности, но они настолько закрепили свои позиции в авиастроении, что ближайшие несколько десятилетий альтернатива им вряд ли появится.
Но буквально в прошлом году, российская компания ЗАО «СуперОкс» совместно с немецкой Oswald Elektromotoren представила прототип новейшего авиационного электродвигателя большой мощности на ВТСП платформе (Высокотемпературные сверхпроводники), который позволит навсегда изменить рынок гражданской авиации.
Двигатель был разработан по заказу российского Фонда Перспективных Исследований. Конструкция представляет собой авиационный синхронный двигатель, с вращающимся моментом, за счет электромагнитного поля с использованием высокотемпературных сверхпроводников, что позволяет значительно снизить вес и размер силовой установки.

По словам разработчика и генерального директора компании «СуперОкс» Сергея Самойленкова, подобные отечественные технологии позволят России значительно опередить западных конкурентов в инновационных разработках силовых установок.
На сегодняшний день инновационные двигатели разной мощности уже проходят стендовые испытания, а первые летные испытания перспективного сверхпроводникового авиационного электродвигателя демонстратора, в составе экспериментальной авиационной гибридной силовой установки, планируется провести в 2021 году на летающей лаборатории Як-40.
Как заявляет разработчик, что именно использование сверхпроводников позволяют сегодня создать сверхмощные энергоэффективные и малошумные двигатели. При этом их масса и размер будет гораздо меньше, чем у традиционного турбовентиляторного двигателя такой же мощности.
По словам Самойленкова, благодаря имеющимся технологиям сверх энергоэффетивности позволяет уже сегодня реализовать питание подобных двигателей не только от вспомогательных силовых генераторных установок, но и от аккумуляторов.
Такие инновационные технологии дают возможность создавать не только полностью электрические летательные аппараты, но и сверхэкономичные морские суда и подвижные железнодорожные составы.
Уже на начальном этапе производства, в зависимости от требований заказчика, компания «СуперОкс» готова наладить выпуск авиационных силовых установок мощностью от 1 до 10 МВт (от 1400 л.с. до 14000 л.с.), а в перспективе и более мощные.
Стоит так же отметить, что в гибридном исполнении силовой установки на ВТСП платформе позволит экономить до 75% топлива. Так что благодаря таким технологиям Россия сможет выйти на лидирующие позиции не только среди производителей авиационных двигателей и самолетов гражданской авиации, но и среди производителей морского и железнодорожного транспорта.
На данный момент многие крупнейшие мировые исследовательские институты и авиационные компании, такие как Airbus и Boeing, сегодня так же активно инвестируют колоссальные средства в проекты по исследованию энергоэффективных экологически чистых электрических авиационных силовых установок и электрических лайнеров.
Но на сегодняшний день Россия безусловный лидер в разработке технологии электродвижения, которые является приоритетным технологическим направлением развития оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации.
https://zen.yandex.ru/parallel56
****************
Материалы из Сети подготовил Вл.Назаров
Нефтеюганск
19 ноября 2020 года.