Hacker News Digest

Google представила алгоритм Quantum Echoes, который знаменует значительный прогресс в практическом применении квантовых вычислений. Этот прорыв открывает путь к беспрецедентным научным открытиям и анализу данных, переводя квантовые вычисления из теоретической области в практическую плоскость. Алгоритм позволяет эффективно обрабатывать сложные вычислительные задачи, которые ранее были недоступны для классических компьютеров.

Quantum Echoes использует уникальные свойства квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для решения задач с экспоненциальной сложностью. В отличие от предыдущих подходов, этот алгоритм демонстрирует устойчивость к шуму и ошибкам, что критически важно для создания надежных квантовых систем. Разработка представляет собой важный шаг к достижению верифицированного квантового превосходства, когда квантовые компьютеры смогут решать задачи, недоступные даже самым мощным суперкомпьютерам.

• Обсуждение в основном вращается вокруг вопроса, действительно ли достигнуто "квантовое превосходство" и что именно это означает, с учетом того, что квантовые компьютеры пока не могут решать практические задачи, а эксперименты часто оказываются переоцененными из-за несоответствия между заявлением и реальностью.
• Участники обсуждения подчеркивают, что квантовые компьютеры пока не могут угрожать Bitcoin или другим криптовалютам, потому что квантовые компьютеры еще не могут взломать криптографию, а также то, что криптовалюты в целом могут адаптироваться к будущим угрозам.
• Также обсуждается, что заявления о "квантовом превосходстве" часто оказываются преувеличенными, и что квантовые компьютеры пока не могут решать практические задачи.
• Участники также обсуждают, что квантовые компьютеры могут быть использованы для моделирования квантовой физики, что является их естественной задачей, и что это может быть полезно для науки и промышленности.
• В целом, участники обсуждения скептически настроены к заявлениям о "квантовом превосходстве", но в то же время признают, что квантовые компьютеры могут быть полезны для науки и промышленности, если они будут развиваться дальше.

Математики обнаружили универсальный способ "отмены" вращения любого объекта, что противоречит интуитивному представлению о необходимости painstakingly повторять обратные движения. Вместо этого можно использовать "скрытую кнопку сброса", которая включает масштабирование начального вращения на общий коэффициент и повторение этого дважды. Например, если волчок повернулся на три четверти, можно вернуться в исходное положение, масштабировав вращение до одной восьмой и повторив его дважды.

Этот метод применим к любым вращающимся объектам: спинам, кубитам, гироскопам и роботизированным рукам. Даже если объект прошел сложную траекторию, масштабирование всех углов вращения на один и тот же коэффициент и повторение этой траектории дважды возвращает его в исходное положение. Математическое доказательство основано на каталоге всех возможных вращений в трехмерном пространстве, известном как SO(3), который описывается с помощью абстрактного математического пространства, структурированного подобно шару.

• Обсуждение вращений в SO(3) и SU(2) показало, что любой путь вращений можно «сбросить» в исходную точку, если повторить его дважды с подходящим масштабным коэффициентом λ, но формула для вычисления λ пока неизвестна.
• Работа Эккмана и Тлусти подчеркивает, что классическая механика допускает обратимость, но не даёт способа вычислить обратную последовательность вращений без полного перебора всех возможных.
• Исследование вращений в контексте робототехники, МРТ и квантовых вычислений подчеркивает, что вращения в 3D-пространстве могут быть «сброшены» с помощью простой последовательности шагов, но неясно, как вычислить эту последовательность.
• Обсуждение также затрагивает вопрос о том, можно ли применить этот результат к «сбросу» любой последовательности вращений в контексте робототехники и МРТ, и поднимает вопрос о том, что такое вращение в контексте квантовых вычислений.

Нобелевская премия по физике 2025 года присуждена Джону Кларку, Мишелю Девору и Джону Мартинису за демонстрацию квантовых эффектов в макроскопических системах. Их эксперименты показали, что сверхпроводящие электрические цепи могут проявлять квантовое туннелирование — преодолевать энергетический барьер, словно проходя сквозь стену, — и поглощать или излучать энергию дискретными порциями, как предсказывает квантовая механика.

Исследователи создали систему из двух сверхпроводников, разделённых тонким изолирующим слоем. Несмотря на макроскопический масштаб (устройство можно было держать в руках), она вела себя как квантовый объект: ток туннелировал через барьер, а энергетические состояния были квантованы. Это стирает границу между микро- и макромиром, открывая путь к практическим приложениям, таким как квантовые компьютеры и сверхчувствительные датчики.

• Обсуждение присуждения Нобелевской премии по физике 2025 года за демонстрацию квантовых эффектов в макроскопических системах.
• Упоминание вклада ученых Michel Devoret и John Martinis, а также их связь с Google Quantum AI и другими институтами.
• Объяснение феномена квантового туннелирования и его отличий от классической физики.
• Обсуждение практического значения открытия для развития квантовых вычислений и инженерии.
• Вопросы о наличии новой физики в открытии и связи с другими явлениями, например, эффективностью фотосинтеза.

Почему квантовые компьютеры всё ещё не разложили 21 на множители?

В 2001 году удалось разложить 15, но к 2025-му 21 остаётся «недоступным». Это не из-за отсутствия прогресса, а из-за взрывного роста сложности схемы.

• Схема для 15 требует всего 21 запутывающий двух-кубитный гейт (6 CNOT/CPHASE + 2 Toffoli, каждый из которых эквивалентен 6 CNOT).
• Схема для 21 содержит 191 CNOT и 369 Toffoli, то есть ≈ 2405 запутывающих гейтов — в 115 раз больше.

Три причины такой разницы:

1. Большинство констант при 15 равны 1, поэтому умножения «пропускаются».
2. Первое умножение почти бесплатно, так как аккумулятор известен.
3. Оставшееся умножение на 4 по модулю 15 сводится к двум CSWAP.

Для 21 все восемь умножений нужны, и каждое требует полноценного модульного умножения. Даже после агрессивной оптимизации схема остаётся на два порядка дороже.

• Квантовые компьютеры пока не факторизуют даже 21 без «подсказок»; эксперименты с 15 обошлись лишь потому, что задача свелась к сдвигам.
• Для RSA-2048 оценивается ≈ 7 млрд Toffoli-гейтов и миллионы логических кубитов с коррекцией ошибок; RSA-1024 всё ещё вне досягаемости.
• Реальные препятствия — экспоненциальный рост шума и количества физических кубитов, а не просто масштабирование схемы.
• Основной практический путь — квантовая химия и симуляция, а не взлом криптографии; «пост-квантовые» алгоритмы уже снижают мотивацию строить «крипто-разрушители».
• Общий вывод: полезные квантовые вычисления в XXI веке возможны, но факторизация крупных RSA-ключей остаётся гипотетической.