Квантовые компьютеры в России и в мире: как развиваются технологии

RBC Trends выяснила, что сегодня разрабатывают ученые квантовых систем всего мира

Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология

Канадский пионер индустрии D-Wave начал предлагать 5000 кубитных квантовых компьютеров Advantage для предприятий в 2020 году. Вы можете взаимодействовать с ними через облако. Система способна разбить большую проблему на части, чтобы решить ее классическим и квантовым способами. Однако такие компьютеры не универсальны, а используются для решения конкретной задачи как компьютер.

Google после презентации Sycamore заявила, что потратит несколько миллиардов долларов на создание коммерческого квантового компьютера к 2029 году. Компания планирует предлагать свои услуги через облако. Google хочет построить машину на миллион кубитов, а ее текущие системы включают менее 100 кубитов.

Если вы задаете предыдущий вопрос, будьте готовы услышать разные ответы. Поскольку с 1800-х годов было создано много разных типов компьютеров (или компьютерных машин), однозначно ответить на этот вопрос просто невозможно. А…

Каким был самый первый компьютер?

ENIAC занимал площадь 200 м2, а его вес достигал 27 тонн. Он потреблял около 174 кВт и производил до 5 тысяч включений в секунду. Компьютер имел десятичную систему счисления и работал на частоте 0,1 МГц, что сегодня считается довольно низким показателем. Чтобы получить эту производительность, более чем

• 70 000 одиночных резисторов;
• около 10 000 конденсаторов;
• 1500 реле;
• 6000 переключателей.

Кроме того, ENIAC включал 20 слотов памяти и 17000 ламп и 7000 диодов, выход из строя последних сразу привел к выходу из строя всей системы.

Помимо всего вышеперечисленного, при работе устройство издавало громкое жужжание и к тому же было очень горячим. Поэтому, выполняя большой объем работы, он не мог проработать более 20 часов. Из-за его огромных размеров обслуживание компьютера требовало большого штата сотрудников, а процесс расчета требовал невероятного количества электроэнергии. Со временем компьютеры были усовершенствованы и значительно упрощены. В конце войны в 1945 году, когда необходимость в артиллерийских плитах отпала, ENIAC стали использовать для создания оружия и даже прогнозов погоды. В итоге на разработку первого компьютера в США было потрачено около 486 000 долларов, но в то время эти затраты были вполне оправданными.

Когда появились первые компьютеры? Ответить на этот вопрос непросто, так как не существует единой правильной классификации ЭВМ, а также формулировок того, что к ним можно отнести, а что нельзя.

Самый первый компьютер, признанный официально

Первым официально зарегистрированным компьютером считается программируемая машина «Марк-1». Изначально его основной целью было служить на благо военных. После серии успешных испытаний в 1944 году компьютер был включен.

он был создан инженерами IBM и математиком из Гарварда Говардом Аксоном. Они взяли за основу работу Чарльза Бэббиджа и начали собирать ее на территории того же Гарварда.

Миру был представлен как первый, так и самый дорогой компьютер — его цена составила 500 тысяч долларов. Устройство состояло из более чем 760 000 деталей, его длина составляла 17 м, а для корпуса использовались стекло и нержавеющая сталь. Учитывая высоту 2,5 метра, было решено выделить для него отдельную комнату.

Что касается остальных характеристик самого первого компьютера (ЭВМ), то они выглядят так:

1. Масса — более 4,5 тонн.
2. Общая длина кабелей внутри самого первого компьютера — 800 км.
3. Вал синхронизации имеет длину 15 метров.
4. Мощность электродвигателя, который использовался для запуска автомобиля, составляет 5 кВт.

Некоторые изобретатели видели в первом компьютере большой и мощный калькулятор. Это мнение поддержали те люди, которые считали, что толчком к развитию всех остальных компьютеров послужило устройство ENIAC. Но тот, кто изобрел «Марк-1», до сих пор считается его предком, благодаря способности машины автоматически выполнять требуемые задачи.

Примечание!

Выполняя свою работу с помощью перфорированной ленты, первый автомат практически не нуждался в вмешательстве человека в своей работе.

Основным преимуществом «Марк-1» была возможность выполнять следующие задачи:

1. Деление — 15 сек.
2. Сложение и вычитание — 0,33 сек.
3. Умножение — 6 сек.
4. Возможность работы с 72 номерами.

Но вскоре характеристики компьютера перестали соответствовать завышенным требованиям заказчиков, поэтому Ховард Эйкен предложил создавать компьютеры более мощной и современной модели. Впоследствии ученые выпустили еще 3 версии одних из самых первых компьютеров, последняя модель которых была создана в 1952 году.

Первые в мире компьютеры: кто их создал, как они выглядели, сколько стоили, характеристики.

ENIAC

Все ранние компьютеры были изобретены более или менее для одних и тех же целей. И по характеристикам, и по внешним данным они не сильно различались («Марк-1» и «ENIAC» можно сравнить по многочисленным фотографиям в Интернете). Но если говорить о компьютере, созданном в 1945 году, то он уже отличался многозадачностью и увеличением уровня мощности. Но так как в этом году война закончилась, машину не успели использовать в военных целях.

Было решено использовать машину для других целей, например, для моделирования срабатывания водородной бомбы. Хотя устройство было собрано позже, чем его предшественник, компьютер был таким же огромным, но его цена была немного ниже, в то время как машина включала в себя более 17000 ламп в своей конструкции. Над созданием этого гиганта работали всемирно известные инженеры-электронщики Джон Мосли и его партнер Джон Эккерт.

Для защиты конструкции от повреждений, с целью повышения ее надежности было решено применить тот же принцип, который применялся в то время для музыкальных электрических органов. Это помогло положительно повлиять на снижение аварийности, после чего на огромном количестве ламп в течение 7 дней вышли из строя всего 2-3 штуки.

На тот момент ученые изобрели лучшее устройство для вычислений, его особенности были следующими:

• общая стоимость строительства — 487 000 долларов США;
• вес — 27 тонн;
• емкость памяти — 20 комбинаций цифровых букв;
• скорость умножения — 357 различных комбинаций в секунду;
• сумма чисел — 5000 операций в секунду.

На сборку самой современной компьютерной машины в мире ушло 200 000 человеко-часов.

До машины ENIAC ни один компьютер никогда не использовал табулятор для ввода и отправки данных с компьютера. Единственным существенным недостатком этого устройства были его огромные размеры и вес — он превосходил компьютер Mark-1 в несколько раз по весу и вдвое по размеру.

Первый механический компьютер или концепция компьютерного автомата В 1822 году Чарльз Бэббидж задумал концепцию и начал ее развивать

Применение

Трехмерная карта поверхности земли, построенная с помощью компьютерной программы

Первые компьютеры были созданы исключительно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «компьютер»). Даже самые примитивные компьютеры в этой области во много раз превосходят людей (за исключением некоторых уникальных счетчиков людей). Неслучайно первым языком программирования высокого уровня был Fortran, предназначенный исключительно для выполнения математических вычислений.

Вторым основным приложением были базы данных. В первую очередь они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют более сложных компьютеров с продвинутыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан язык Cobol. Позже появились СУБД с собственными языками программирования.

Третье приложение — управление всеми типами устройств. Здесь развитие перешло от узкоспециализированных (часто аналоговых) устройств к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых выполняются управляющие программы. Кроме того, все больше и больше технологий начинают включать в себя управляющий компьютер.

Четвертое. Компьютеры настолько изменились, что стали основным информационным инструментом как в офисе, так и дома. Сейчас практически любая работа с информацией часто осуществляется через компьютер, будь то набор текста или просмотр фильмов. Это касается как хранения информации, так и ее передачи по каналам связи. Основными приложениями современных домашних компьютеров являются просмотр веб-страниц и игры.

Пятое. Современные суперкомпьютеры используются для компьютерного моделирования сложных физических, биологических, метеорологических и других процессов, а также для решения прикладных задач. Например, для моделирования ядерных реакций или изменения климата. Некоторые проекты выполняются с использованием распределенных вычислений, в которых большое количество относительно слабых компьютеров одновременно работает над небольшими частями общей проблемы, образуя очень мощный компьютер.

Самым сложным и недостаточно развитым приложением компьютеров является искусственный интеллект: использование компьютеров для решения задач, в которых нет четко определенного более или менее простого алгоритма. Примерами таких активностей являются игры, автоматический перевод текстов, экспертные системы.