КВАНТОВЫЙ МИР – Telegram
Свет учится распознавать картинки: шаг к практическим фотонным квантовым нейросетям

Классические сверточные нейросети (CNN) сегодня отвечают за распознавание изображений, речи и текста. В новой статье в журнале Advanced Photonics физики показывают, как похожую архитектуру можно реализовать на квантовом уровне — с помощью одиночных фотонов и интегральных оптических чипов.

Главная проблема фотонных квантовых схем в том, что они по природе линейные: свет в интерферометрах «послушно» складывается и разделяется, но не даёт той гибкой нелинейности, которая так важна для нейросетей. Группа ученых предложила простое решение: добавить на этап «пулинга» адаптивный шаг — adaptive state injection, адаптивное введение фотона.

Как это работает
Исследователи построили фотонную квантовую сверточную сеть (PQCNN) на базе:
• одиночных фотонов от квантовой точки,
• двух интегральных квантово-фотонных процессоров на 8 и 12 оптических мод.

Схема напоминает классическую CNN: есть «квантовый загрузчик данных», сверточные слои и пулинг. После первого слоя часть светового сигнала измеряется. В зависимости от результата система либо вводит новый фотон в нужный канал, либо пропускает дальше существующий. Это мягко перенастраивает вычисление на лету — по сути, добавляя нейросетевую «обратную связь» в линейную оптику. В эксперименте этот адаптивный шаг пока эмулируют контролируемой процедурой, эквивалентной реальному переключению.

Для демонстрации PQCNN обучили различать простые 4×4 изображения — горизонтальные и вертикальные полосы. На полном экспериментальном стенде сеть достигла точности классификации свыше 92 %, что совпало с численным моделированием и подтвердило корректность архитектуры и адаптивного подхода.

Авторы отдельно анализируют масштабируемость: численные эксперименты показывают, что по мере роста размеров задач и усложнения данных такая архитектура может давать преимущества перед отдельными классическими методами — особенно по времени работы и числу параметров. В будущем, по мере появления быстрых низкопотерьных оптических переключателей, подобные схемы смогут работать в реальном времени и использоваться не только для классификации картинок, но и, например, для задач квантового Boson Sampling с нелинейностью, «вшитой» в адаптивные шаги.

Главный вывод работы: один простой адаптивный элемент, совместимый с уже существующей фотонной технологией, способен превратить линейный оптический процессор в полноценную квантовую нейросеть. Это делает фотонные квантовые ИИ-системы чуть менее теорией и чуть больше — инженерным проектом.

Статья: L. Monbroussou et al., Photonic quantum convolutional neural networks with adaptive state injection, Advanced Photonics 7(6), 066012 (2025), doi: 10.1117/1.AP.7.6.066012.  Credit
L. Monbroussou et al., doi 10.1117/1.AP.7.6.066012
👍3👏2👀2
«Докажите, что это не обман»: как DARPA отделяет квантовый хайп от реальных технологий

У DARPA сейчас запущена так называемая  инициатива по квантовому бенчмарк (QBI), задача которой «отделить практическую пользу от пузыря» вокруг квантовых компьютеров.  Уникальность, даже для DARPA, этой программы в том, что она нацелена на весь квантовый рынок разом.

Они взяли руководителем программы физика Джо Альтепетера , который  заявил, что команды должны в первом раунде доказать, что эта технология вообще существует и они могут чем-то это подтвердить, чтобы перейти во вторую стадию B. На первой стадии команды должны были доказать реалистичность пути к квантовому компьютеру промышленного масштаба. ​

На второй стадии B им уже даётся до 15 млн долларов каждой, и в конце они должны показать детальный план и промежуточные результаты, чтобы перейти к стадии C. На стадии C команды строят прототипы критических подсистем и проходят независимую государственную проверку, чтобы доказать реализуемость пути к промышленному квантовому компьютеру к 2033 году. При этом уже на второй стадии они должны сделать полноценное ТЭО (технико-экономическое обоснование) — как именно будут решаться проблемы с коррекцией ошибок, масштабированием кубитов, производством и стоимостью эксплуатации.​

Сейчас на стадию B уже прошли 11 команд из исходных 15. Среди них:​

   • IBM  (сверхпроводящие кубиты)
    • IonQ  (ионные ловушки)
    • Quantinuum (ионные ловушки)
    • Atom Computing, QuEra Computing (нейтральные атомы)
    • Diraq, Photonic Inc., Quantum Motion, Silicon Quantum Computing (кремниевые спиновые кубиты разных типов)
    • Nord Quantique (сверхпроводящие кубиты)
    • Xanadu (фотоника)​


Интересно, что Google  и некоторые другие крупные игроки пока не вошли в список прошедших в стадию B, хотя участвовали в стадии A. По всей видимости, те, кто прошёл, смогли развеять сомнения у руководителя программы, и за их проектами уже стоит что-то серьёзное — не просто маркетинговые обещания, а реалистичные планы с цифрами и прототипами.​

Параллельно с DARPA, но менее публично, несколько программ по квантовым технологиям существует у IARPA . У них программы уже не про экономическую полезность, а про то, как это можно применить в криптографии и разведке — их интересует взлом шифров, квантовая связь и архитектуры для  задач разведсообщества.​​

DARPA и раньше запускала подобные инициативы по ИИ, БПЛА, биотехнологиям, где нужно было доказать, что технология — это не фейк, а реальная технология с измеримыми параметрами. И судя по тому, что все эти технологии сейчас активно развиваются, если у DARPA эта программа будет и дальше продвигаться и команды дойдут до стадии C, то квантовые вычисления в 30-х годах или даже раньше станут новой революционной технологией, которая по масштабу и значимости будет сопоставима с ИИ.​

Это несёт как возможности, так и серьёзные риски для безопасности: квантовые компьютеры смогут взламывать практически все современные алгоритмы шифрования. Именно поэтому NIST уже в августе 2024 года выпустил первые три стандарта постквантовой криптографии (ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA), устойчивые к квантовым атакам, и активно идёт процесс их внедрения. Гонка между созданием квантовых компьютеров и защитой от них уже началась
👁
👍2👏2👀2🤓1
Световые чипы вместо медных проводов

Последние 20 лет ученые и военные бьются над одной проблемой: как заменить электрические сигналы в компьютерах на световые. Электричество в проводах греется и не справляется с современными объемами данных, а свет по тонкому стеклянному волокну передает информацию почти без потерь. Если пустить свет прямо внутри процессора, компьютеры станут холоднее, быстрее и будут потреблять меньше электричества.

Для этого нужны особые лазеры — "оптические гребенки", которые светят не одним цветом, а сразу сотнями идеально ровных частот, как зубцы расчески. По одному тонкому световоду такая гребенка передает сотни потоков данных одновременно — это как заменить толстый жгут медных кабелей одной стеклянной ниточкой. Плюс такие гребенки используют военные для сверхточных измерений, навигации и радаров.

До сих пор создать такую гребенку было сложно и дорого — требовалась куча электроники, постоянная подстройка и мощные лазеры. Новый патент от Университета Колорадо и американского института стандартов NIST (оплачен DARPA) показывает, как сделать это дёшево и просто.

Они взяли крошечное кольцо-зеркало на кремниевом чипе и на его внутреннюю стенку нанесли невидимую "рябь" — волны высотой в несколько атомов. Эта рябь работает как ловушка для света: когда вы включаете обычный непрерывный лазер, свет сам собирается в стабильный импульс, который носится по кругу 200 миллиардов раз в секунду (для сравнения: процессор работает на 5 миллиардах тактов). Раньше такой импульс приходилось "ловить вручную" сложной электроникой — теперь всё делает геометрия нанометровых "зубчиков".

Зачем это военным:

Связь нового поколения — встроить световые каналы прямо в процессоры для передачи терабитов данных (это цель программы DARPA PIPES: оптические суперкомпьютеры для обработки данных с беспилотников и систем ИИ).

Компактные сенсоры — такая гребенка умеет "нюхать" состав материалов по свету и мерить расстояния с высокой точностью (для анализа химвеществ, взрывчатки, лазерных дальномеров).

Автономная навигация — эти источники нужны для создания миниатюрных сверхточных часов, которые позволят ракетам, подлодкам и беспилотникам ориентироваться без GPS (глушилки станут бесполезны).

Такой чип штампуется тысячами на обычной фабрике микросхем, почти не потребляет энергии и работает сам. Это не готовый прибор, а кирпич, из которых строят новое поколение техники — как транзистор когда-то: сам по себе не компьютер, но без него компьютера не будет.

Американцы создают фундамент для перехода от электроники к фотонике. Патент решает ключевую задачу: как сделать источник световых гребенок дешёвым и автоматическим, чтобы встраивать его куда угодно — от процессора до ракеты
👁
👍2👏2🤓21👀1
Forwarded from ОКО
Китайские ученые создали первую «квантовую LLM». Точнее, HyQuT — это гибридная модель на основе трансформера, в которой часть матричных вычислений заменили на аналогичную квантовую схему.

Вместо перемножения матриц в «квантовых слоях» используют повороты кубитов. Схема из 10 кубитов и примерно 80 вентилей позволила заменить более 10% классических параметров в модели на 150 млн параметров, сохранив качество генерации текста

Однако пока о реальной практической ценности «квантовой LLM» или тем более о квантовом превосходстве речи не идет. Исследователи лишь отмечают, что использование квантовых вычислений для обработки языка — перспективное направление, которое может пробить стену масштабируемости
👁
👏3🤓2👍1👀1
Запуск квантовой трансформации регионов

2025 год пока оправдывает ожидания возрастающего ажиотажа вокруг ИИ. Тем временем другие разработки, которые могут оказать более радикальные преобразования, в том числе квантовые технологии, часто уходят из поля зрения стратегов.

Зачем регионам уже сегодня выстраивать стратегию квантовой трансформации?

1. Для усиления экономического роста и повышения конкурентоспособности: привлечения и удержания талантов, инвестиций, внимания высокотехнологичных компаний, а также входа в новые экономические цепочки.
2. Для реализации государственных задач (нацпроект «Экономика данных»; с 2026 г. будет обновлен перечень показателей цифровой зрелости регионов; и пр.): достижения техлидерства, перезапуска цифровых стратегий, развития цифровой инфраструктуры, формирования новых компетенций, поддержки наукоёмких отраслей.
3. Для защиты от киберпреступности с помощью квантовой криптографии.

Как выстроить свою стратегию квантовой трансформации с учетом своих сильных сторон и планов развития?

Сегодня на круглом столе «Перспективы коммерциализации квантовых вычислений в РФ», который проводит госкорпорация «Росатом», управляющий партнер Анна Никитченко представляет видение экспертов компании O2Consulting относительно эффективной стратегии квантовой трансформации регионов, а именно:
— как регионам встроиться в формирующийся квантовый рынок,
— какие модели для этого доступны,
— какие этапы придется пройти для развития собственной сферы квантовых технологий,
— с чего начать изменения.

Главная идея в том, что будущее не за ИИ или квантами по отдельности, а за гибридными системами на стыке технологий (и за IT-инфраструктурой, которая способна обеспечить работу таких гибридов), а также — за воплощёнными и невоплощёнными цифровыми двойниками.

4 способа встраивания в сферу квантовых технологий

Большинство регионов не может и не должно строить квантовый компьютер с нуля. Каждый может выбрать свою модель встраивания в сферу квантовых технологий в зависимости от своих сильных сторон и планов развития:

1. Модель «Активный пользователь» позволит внедрить готовые решения от федеральных (ГК «Росатом», ОАО «РЖД») и локальных партнеров в различные отрасли экономики и направления социальной сферы региона.
2. Модель «Инновационный хаб» для регионов с предпринимательской культурой поможет сфокусироваться на создании экосистемы для стартапов.
3. Модель «Производитель» для регионов с развитой промышленностью нацелена на производство технологичной продукции для сферы квантовых технологий.
4. Модель «Академический лидер» подойдет для регионов с сильными НИИ и вузами, чтобы сфокусироваться на подготовке кадров и проведение собственных НИОКР в рамках одной или нескольких квантовых технологий.

С чего же начать изменения? Упрощенный гайд по подготовке к квантовой трансформации

Команда O2Consulting плотно взаимодействует с регионами и знает, что они готовы в ближайшее время вступить на первый этап. Так, в Омской области уже заключили договор о сотрудничестве между компанией «Росатом Квантовые технологии» и региональным Министерством науки, высшего образования и научно-технологического развития.

Несколько важных первых шагов, которые можно сделать уже сейчас:

1. Назначить должностных лиц, ответственных за реализацию трансформации на уровне региона, а также сформировать совещательную рабочую группу с привлечением представителей науки и бизнеса
2. Заключить соглашение со всеми федеральными игроками (ГК «Росатом», ОАО «РЖД», ПАО «Ростелеком»), ведущим вузом в области квантовой физики
3. Выбрать стратегического партнера-консультанта
4. Запустить первый образовательный поток для технических специалистов и управленцев региона
5. Инициировать один пилотный проект с четким экономическим эффектом

Глобальный прорыв рождается из локальных экосистем. Ваш регион может выбрать свое направление, чтобы получить конкурентные преимущества и занять уникальную позицию в новой технологической цепочке России.

🔽Скачать презентацию «КВАНТОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ РЕГИОНОВ»

#Проекты_O2Consulting
🌐Ваш O2Consulting
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍3👏3🤓3👀1
Forwarded from ОКО
Народно-освободительная армия Китая тестирует первое в мире портативное квантовое радиоустройство в своих пограничных войсках. Миниатюрный прототип квантовой связи весом 3 кг (6,6 фунта) устойчиво принимает радиосигналы с расстояния в десятки километров в гористой местности, сообщает South China Morning Post
👁
🤓3🤔2👀2
Китай производит в больших количествах квантовый радар-детектор нового поколения для отслеживания самолетов-невидимок, таких как F-22
👁

https://www.scmp.com/news/china/science/article/3328848/china-mass-producing-next-gen-quantum-radar-detector-track-stealth-aircraft-f-22
😎3👏2👀2
Forwarded from Росатом
Квантовый скачок. Для чего создаются российские вычислители будущего?

Россия вошла в число мировых лидеров в сфере квантовых вычислений. На каких технологических платформах учёные разрабатывают компьютеры будущего и какие задачи эти системы способны решать уже сегодня? Смотрите специальный репортаж.

👌 Подписывайтесь на «Росатом» | Оставляйте «бусты»
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍2👏2🤓2