Квантовые виртуальные машины

18.08.2025

Современные квантовые компьютеры обещают революцию в вычислительной технике, однако их дороговизна и архитектурные ограничения зачастую препятствуют массовому и эффективному использованию. В частности, большинство существующих систем рассчитаны на выполнение задач одного пользователя, что значительно снижает их общую производительность и доступность. Группа исследователей из Колумбийского университета США представила инновационную технологию, которая способна изменить этот статус-кво, открывая возможности одновременного использования квантового компьютера несколькими пользователями.

Разработанная ими система под названием HyperQ представляет собой виртуализацию квантовых вычислений - концепцию, близкую к облачным технологиям в классических вычислениях. HyperQ позволяет разделить физическое квантовое устройство на несколько изолированных виртуальных машин, между которыми распределяются вычислительные задачи. Такой подход обеспечивает балансировку нагрузки и одновременную работу нескольких программ на одном и том же квантовом процессоре.

По словам профессора Джейсона Ние из Колумбийского инженерного университета, HyperQ приносит в квантовые вычисления принципы облачной виртуализации, позволяя запускать несколько приложений одновременно без задержек и очередей, что ранее было невозможно. Это серьезный шаг к более широкому внедрению и эффективному использованию квантовых технологий.

При этом стоит учитывать, что квантовые компьютеры остаются дорогими и сложными в эксплуатации. По данным Quantum Zeitgeist, разработка малогабаритного квантового процессора требует инвестиций от 10 до 15 миллионов долларов, не считая ежегодных расходов на обслуживание и программное обеспечение. Текущие системы обычно работают только в однопользовательском режиме из-за взаимосвязанности кубитов, что осложняет параллельную обработку.

HyperQ решает эту проблему, изолируя виртуальные машины друг от друга с помощью так называемых "буферных" кубитов - неактивных элементов, предотвращающих перекрестные помехи и шумы, которые могут распространяться по квантовой системе. Такой метод позволяет безопасно и эффективно разделять ресурсы, обеспечивая качественное исполнение множества квантовых задач одновременно.

Ведущий автор проекта Руньчжоу Тао подчеркивает, что их подход не требует заранее известных программ или специализированных компиляторов, что делает систему гораздо гибче и удобнее для реального использования. HyperQ динамически взаимодействует с существующими инструментами квантового программирования, оптимизируя распределение кубитов и времени работы для каждого запроса.

В отличие от предыдущих решений, требовавших построения очереди и предварительной компиляции задач, HyperQ позволяет независимо компилировать приложения для виртуальных машин разного размера, упрощая работу пользователей и увеличивая производительность. Тестирование системы на квантовом компьютере IBM Brisbane с 127 кубитами показало впечатляющие результаты - время ожидания выполнения задач сократилось в 40 раз, а число одновременно работающих программ увеличилось в десять раз.

<< Назад: Механика старения кожи 18.08.2025

>> Вперед: Человеческая деятельность меняет природные циклы 17.08.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Тетрис против психологической травмы 27.07.2015 Плохие воспоминания часто укореняются в памяти и делаются бесконтрольными - если с нами произошло что-то очень плохое, то постоянное эмоциональное возвращение к этому событию приводит к посттравматическому синдрому. Психологи и нейробиологи пытаются найти способ, который позволял бы редактировать память, ослаблять силу и влияние эмоционального "негатива". Процесс перехода информации из кратковременного отдела памяти в долговременный называют консолидацией. В таком консолидированном виде на воспоминание очень трудно подействовать, однако оно дает о себе знать, заставляя болезненно реагировать на какие-то совершенно обычные явления (например, человек, переживший авианалет, будет испытывать ужас, услышав рев автобусного двигателя - потому что это ему напомнит войну). В рамках терапии память пытаются реконсолидировать, то есть помогают человека вспомнить плохой эпизод во всех деталях и осознать, что все осталось в прошлом. Существуют и медикаментозные способы, предназначенные для переформатирования памяти; во многих лабораториях исследуются молекулярно-генетические механизмы, закрепляющие травматический опыт. Однако часто и психотерапевтические, и медикаментозные способы лечения, несмотря на всю свою изощренность, оказываются неэффективными. Тем неожиданнее выглядят результаты, полученные международной командой психологов из Оксфорда, Кембриджа и Каролинского института: в своей статье в Psychological Science в качестве терапевтического средства от посттравматического синдрома они рекомендуют известную всем игру Тетрис. Еще в 2010 году Эмили Холмс (Emily A. Holmes) вместе с коллегами обнаружила, что если человек поиграет в Тетрис в течение первых шести часов после травматического опыта, то никакого сильного "негатива" у него в памяти не отложится. Он, конечно, будет помнить о том, что случилось, о том, что ему было очень плохо, но эмоции сгладятся и ему не придется переживать тот ужас, страх и боль снова и снова, как в первый раз. Скорее всего, такой эффект игрушка оказывает потому, что, укладывая падающие блоки, мы задействуем отчасти те же участки мозга, из-за которых мы так хорошо, во всех деталях и эмоциональных подробностях помним то, что произошло. Иными словами, из-за конкуренции двух процессов за одни и те же нейронные ресурсы воспоминание не консолидируется в изначальном виде и сильно теряет в яркости. Однако вряд ли человек, переживший обстрел, или, например, просидевший какое-то время под завалами дома после землетрясения, бросится играть в Тетрис, даже если будет знать, что это полезно для психики. Поэтому психологи решили проверить, подействует ли игра после того, как травматическое воспоминание закостенело в долговременной памяти. В эксперименте участвовали несколько десятков человек, которым показывали видео со сценами катастроф, с ранеными и умирающими людьми. На следующий день воспоминание об увиденном оживляли, демонстрируя особенно тяжелые фрагменты фильма. Спустя несколько минут некоторым участникам эксперимента давали поиграть в Тетрис, некоторых просили отвлечься на что-то другое, некоторых так и оставляли с тяжелыми воспоминаниями, и некоторые просто играли в Тетрис - им по второму разу ничего не показывали. В течение следующей недели добровольцы должны были фиксировать, как часто к ним возвращаются образы увиденного, а в самом конце эксперимента их проверяли на то, как хорошо они помнят те или иные фрагменты фильма. Оказалось, что непроизвольные "флешбэки", навязчивые отрицательные воспоминания возвращались к тем, кто играл в Тетрис, намного реже, чем к тем, кто в Тетрис не играл. В то же время на саму память игра не влияла: и те, кто играл, и те, кто не играл, одинаково помнили сцены из неприятного видео, когда их специально об этом просили. То есть, делают вывод исследователи, негативное воспоминание не исчезает, но слабеет, перестает изводить человека случайным и непредсказуемым появлением. Конечно, показ фильма, пусть сколь угодно ужасного по содержанию - это лишь слабое подобие настоящего травматического опыта. Однако, по крайней мере, теперь психологи могут проверить свою гипотезу на настоящих больных, а, кроме того, ничто не мешает использовать Тетрис для борьбы если и не с тяжелыми психологическими травмами, то хотя бы с очень неприятными и навязчивыми воспоминаниями.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026