перевод «О квантовых компьютерах, биткоине и превосходстве»

qmlcourse/book/intro/ru/intro.md

@@ -22,8 +22,7 @@
 
 Сегодня классические компьютеры, построенные на идеях Тьюринга, фон Неймана и Шокли, стали неотъемлемой частью нашей жизни. Все мы привыкли к тому, что с каждым годом наши компьютеры становятся все мощнее и мощнее. И то, что сегодня является бюджетным ноутбуком 15 лет назад было аналогом суперкомпьютера!
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Moores_Law.png
-:name: moores_law
+```{figure} /_static/intro/Moores_Law.png
 
 Иллюстрация закона Мура — рост числа транзисторов с 1970-х
 ```
@@ -38,8 +37,7 @@
 
 Сегодня существует несколько версий о том, кто же первым высказал идею о квантовом компьютере. Как это часто бывает, сразу несколько ученых одновременно и независимо пришли к одной и той же идее. Одним из таких ученых был Ричард Фейнман.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Feinman.jpg
-:name: feinman
+```{figure} /_static/intro/Feinman.jpg
 
 Ричард Фейнман, 1918-1988
 ```
@@ -58,8 +56,7 @@
 
 Дело в том, что большая часть всей современной криптографии держится на одном простом предположении о невозможности эффективно решать задачу факторизации больших чисел. Ну или по простому, если у нас есть число, которое является произведением двух относительно больших простых чисел, то мы будем до бесконечности искать эти числа и скорее всего так и не найдем их. Но это для классического компьютера. А вот для квантового компьютера в 1994-м Питером Шором был предложен алгоритм, который решает эту задачу эффективно, за относительно короткий промежуток времени.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Shor.png
-:name: shor
+```{figure} /_static/intro/Shor.png
 
 Питер Шор, тот, кто переполошил весь мир своим алгоритмом
 ```
@@ -76,8 +73,7 @@
 
 Так вот, дело в том, что для квантовых компьютеров уже сегодня известны алгоритмы, которые позволяют потенциально эффективно, пусть и _приближенно_ решать такие задачи на квантовом компьютере. Это задача коммивояжера, задача о рюкзаке, задача кластеризации графа и много других задач комбинаторной оптимизации. В нашем курсе будет целый блок, посвященный таким квантовым алгоритмам как _Variational Quantum Eigensolver_ и _Quantum Approximate Optimization Algorithm_.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Salesman.png
-:name: salesman
+```{figure} /_static/intro/Salesman.png
 
 Визуализация решения задачи коммивояжера -- кратчайший путь, чтобы объехать 12 немецких городов -- очень важная задача современной логистики
 ```
@@ -88,9 +84,8 @@
 
 Дело в том, что задачи квантовой механики не получается решать аналитически. Казалось бы, в чем проблема, законы Ньютона уже для трех тел тоже аналитически не решаются, но это не мешает нам летать в космос, ведь такую задачу можно решить _численно_. Но ту приходит вторая проблема, а именно, что явно интегрировать уравнение Шредингера по времени, или, по простому, решать квантовую механику _численно_ тоже вычислительно почти невозможно более чем для двух частиц.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Schrodinger.jpg
+```{figure} /_static/intro/Schrodinger.jpg
 :width: 350px
-:name: schrodinger
 
 Эрвин Шредингер, 1887-1961, создатель знаменитого уравнения и мема про кота
 ```
@@ -111,9 +106,8 @@
 
 Наверное это один из главных вопросов, которые возникают при чтении подобных статей. И ответим сразу: взломают нескоро, времени еще много, 10 лет точно есть.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Bitcoin.jpg
-:width: 400px
-:name: bitcoin
+```{figure} /_static/intro/Bitcoin.jpg
+:width: 350px
 
 Биткоин, как и многие другие электронные средства вынуждены будут перейти на пост-квантовую криптографию
 ```
@@ -122,10 +116,10 @@
 
 Наверное сразу стоит оценить тот размер, который квантовый компьютер должен иметь для эффективного решения описанных выше задач. Примерно цифры такие:
 
-- Алгоритм Шора и взлом современной криптографии (включая биткоин): $\sim 20\cdot 10^6$ (20 миллионов) кубит
-- Задачи оптимизации: $\sim 100 \cdot 10^3$ (100 тысяч) кубит
-- Первые полезные задачи в квантовой химии: $\sim 1\cdot 10^3$ (1 тысяча) кубит
-- Квантовое машинное обучение: $\sim 100-500$ кубит
+- алгоритм Шора и взлом современной криптографии (включая биткоин): $\sim 20\cdot 10^6$ (20 миллионов) кубит
+- задачи оптимизации: $\sim 100 \cdot 10^3$ (100 тысяч) кубит
+- первые полезные задачи в квантовой химии: $\sim 1\cdot 10^3$ (1 тысяча) кубит
+- квантовое машинное обучение: $\sim 100-500$ кубит
 
 Это кстати одна из причин, почему наш курс посвящен по большей части именно квантовому машинному обучению.
 
@@ -139,27 +133,27 @@
 
 Скажем сразу, сегодня уже существуют квантовые компьютеры. Вот только все производители, когда пишут о новом рекорде, имеют в виду чаще всего именно физические кубиты.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/quantum_computer.jpg
+```{figure} /_static/intro/quantum_computer.jpg
 :width: 350px
-:name: qc
 
 Квантовый компьютер компании IBM выглядит примерно так
 ```
 
-Есть квантовые компьютеры с разной архитектурой. Одни имеют больше кубит, но и более высокий уровень ошибок. Другие имеют низкий уровень ошибок, но их трудно масштабировать. Теме квантового железа в нашем курсе будет посвящен отдельный блок из нескольких лекций. Но если кратко, то можно назвать примерно такие цифры:
+Есть квантовые компьютеры с разной архитектурой. Одни имеют больше кубит, но и более высокий уровень ошибок. Другие имеют низкий уровень ошибок, но их трудно масштабировать. Теме квантового железа в этом курсе будет посвящен отдельный блок из нескольких лекций. Но если кратко, то можно назвать примерно такие цифры:
 
 - рекорд в относительно легко масштабируемых, но шумных квантовых компьютерах это $\sim 55$ кубит
 - рекорд в относительно точных, но медленных и плохо масштабируемых компьютерах это $\sim 20$ кубит
 - рекорд в точных и масштабируемых, но очень трудно программируемых компьютерах это $\sim 25$ кубит
 
 ```{note}
-Тут мы имеем ввиду соответственно:
+Тут имеем ввиду соответственно:
+
 - сверхпроводящие кубиты, которые сегодня проще всего масштабировать
 - ионы в ловушках, которые имеют одну из самых высоких точностей
 - фотоны, которые вроде всем хороши, кроме того, что на них программирование это юстировка линз и лазеров на оптическом столе
 ```
 
-Стоит добавить, что рекорд в точных и масштабируемых, а также программируемых (топологических) кубитах сегодня это ровно 2 кубита. Серьезно, взаимодействие двух логических кубит было опубликовано в `Nature` в этом году.
+Стоит добавить, что рекорд в точных и масштабируемых, а также программируемых (топологических) кубитах сегодня это ровно 2 кубита. Серьезно, взаимодействие двух логических кубит было опубликовано в `Nature` в этом году (2021).
 
 ### Какие планы имеют ведущие игроки на этом рынке?
 
@@ -173,9 +167,8 @@
 
 Само понятие было сформулировано еще в 2012-м году известным физиком теоретиком Джоном Прескиллом.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Preskill.jpg
+```{figure} /_static/intro/Preskill.jpg
 :width: 350px
-:name: preskill
 
 Джон Прескил, который и придумал этот термин. Еще он известен своим знаменитым пари с другим физиком Стивеном Хокингом (которое Хокинг проиграл)
 ```
@@ -188,11 +181,11 @@
 
 Ну и в конце приводим краткую хронологию событий.
 
-- 2019 год, компания _Google_ заявляет о достижении квантового превосходства. Задача выбрана максимально удобная для квантового компьютера и полностью лишенная практического смысла. По словам разработчиков из _Google_ их квантовый компьютер за 4 минуты решил задачу, которую классический суперкомпьютер решал бы 10 тысяч лет. Их квантовый компьютер имел 54 кубита;
-- 2019 год, компания _IBM_ заявляет, что _Google_ не учли, что их задачу можно решать на классическом компьютере более оптимально, но без экспериментов;
-- 2020 год, компания _Alibaba_ реализует алгоритм _IBM_ на своем суперкомпьютере и решает задачу за $\sim 20$ дней;
-- 2021 год, группа китайских ученых оптимизирует классический алгоритм и решает задачу на 60 видеокартах _NVIDIA_ за 7 дней;
-- 2021 год, группа других китайских ученых заявляет, что достигла нового превосходства на квантовом компьютере из 56 кубит;
+- 2019 год, компания _Google_ заявляет о достижении квантового превосходства. Задача выбрана максимально удобная для квантового компьютера и полностью лишенная практического смысла. По словам разработчиков из _Google_ их квантовый компьютер за 4 минуты решил задачу, которую классический суперкомпьютер решал бы 10 тысяч лет. Их квантовый компьютер имел 54 кубита
+- 2019 год, компания _IBM_ заявляет, что _Google_ не учли, что их задачу можно решать на классическом компьютере более оптимально, но без экспериментов
+- 2020 год, компания _Alibaba_ реализует алгоритм _IBM_ на своем суперкомпьютере и решает задачу за $\sim 20$ дней
+- 2021 год, группа китайских ученых оптимизирует классический алгоритм и решает задачу на 60 видеокартах _NVIDIA_ за 7 дней
+- 2021 год, группа других китайских ученых заявляет, что достигла нового превосходства на квантовом компьютере из 56 кубит
 
 В общем сейчас идет довольно интересный процесс войны меча и щита. Пока одни ученые строят более мощные квантовые компьютеры, другие придумывают более продвинутые алгоритмы их симуляции. Хотя конечно все ученые говорят, что уже где-то на 60-70 кубитах эта история окончательно закончится в пользу квантовых компьютеров.
 

qmlcourse/book/problems/ru/copt.md

@@ -145,7 +145,7 @@ $$
 
 Задачу коммивояжера мы (а точнее наш смартфон) решаем каждый раз, когда строим в `Google Maps` маршрут, включающий несколько точек. Зная, как формулируется задача о гамильтоновых циклах, сформулировать задачу коммивояжера очень легко.
 
-```{figure} /_static/intro/ru/Salesman.png
+```{figure} /_static/intro/Salesman.png
 
 Иллюстрация задачи коммивояжера
 ```