Классические компьютеры не подходят для решения новых фундаментальных задач в области физики и не только. В будущем учёным могут с этим помочь универсальные и устойчивые к ошибкам квантовые компьютеры, но такие появятся ещё нескоро. Однако если задачу нельзя просчитать, то почему бы не заняться экспериментами? Аналоговый квантовый симулятор может стать конструктором квантового мира, который поможет вскрывать самую загадочную физику за гранью теории.

Источник изображения: University College Dublin

Исследователи из Стэнфордского университета в США и Университетского колледжа Дублина (UCD) в Ирландии в журнале Nature Physics опубликовали работу, в которой рассказали о создании нового типа высокоспециализированного аналогового компьютера (точнее — симулятора). Учёные представили один элемент такого «компьютера» — два соединенных особым образом наноразмерных металло-полупроводниковых компонента, встроенных в электронную схему (см. фото выше).

Предложенное решение имитирует взаимодействие двух элементарных частиц, в данном случае — атомов и электронов. Имитация настолько глубокая, что модель сохраняет все квантовые свойства атомов от межатомного взаимодействия до физических свойств частиц. Масштабируя платформу — выстраивая вещество атом к атому, как конструктор из кубиков «Лего» — можно добиваться моделирования материи с заданными свойствами и смотреть на её реакцию при взаимодействии с другой материей и на изменение её свойств. Рассчитать такое на масштабной модели сегодня не представляется возможным, а симуляции такое по плечу.

Например, физики-теоретики пока не видят закономерностей для целенаправленного поиска материалов для высокотемпературной сверхпроводимости. Современные компьютеры не могут им помочь в расчётах, тем более что искать приходится вслепую. Моделирование поведения вещества на аналоговых квантовых симуляторах могло бы открыть путь к этому священному Граалю для энергетики и не только. Это позволит отставить теорию в сторону и проверить множество идей на практике.

Собственно, аналоговые квантовые симуляторы нового типа могут помочь в продвижении к универсальным квантовым компьютерам. К примеру, есть идея в качестве кубитов использовать такие квазичастицы, как парафермионы (группы электронов при особом взаимодействии). Заряды электронов в таком состоянии (Z3) равны 1/3 от обычного заряда. В лабораторных условиях учёные ещё не создавали такие частицы, а предложенная модель симулятора позволила их имитировать после соответствующей настройки напряжения на электродах. Фактически учёные в лаборатории создали материю, которой до этого в природе не было. И ведь её можно изучить после этого!

«Увеличив масштаб квантового симулятора с двух до многих наноразмерных компонентов, мы надеемся, что сможем моделировать гораздо более сложные системы, с которыми не могут справиться современные компьютеры, — сказал один из авторов работы. — Это может стать первым шагом к окончательному раскрытию некоторых из самых загадочных тайн нашей квантовой вселенной».

В Минстрое обсуждают необходимость переноса сроков обязательного перехода застройщиков жилья на технологии информационного моделирования (ТИМ) — до января 2024 года, так как из-за санкций теперь нельзя закупать иностранное программное обеспечение, доля которого в данной сфере составляет около 30 %.

Источник изображения: brainlab.com

ТИМ являются аналогом BIM-моделирования (Building Information Modeling). Данный инструментарий позволяет выполнять моделирование строительных объектов, а также их характеристик, объединяя всю информацию по ним вместе с документацией и сметами. Это упрощает организацию работы строительных организаций, и как утверждают кураторы стройиндустрии, в перспективе должно привести к снижению себестоимости строительства как минимум на 10 %.

В Минстрое сообщили «Коммерсанту», что как таковая проблема перехода участников рынка на ТИМ отсутствует, хотя участники рынка «ходатайствуют о переносе срока».

Запуск ТИМ застройщиками жилья намечен на 1 января 2023 года. На первом этапе технологии информационного моделирования будут использоваться при инженерных изысканиях и проектировании, а на втором — с 1 июля — при строительно-монтажных работах.

По оценкам источника «Коммерсанта», доля зарубежного ПО в используемых девелоперами технологиях информационного моделирования не превышает 30 %, тем не менее, это является «критическим значением для отрасли». В Клубе инвесторов Москвы (КИМ), объединяющем застройщиков столицы, пояснили, что сейчас существуют сложности с подбором подходящего ПО, так как часть иностранного софта не включена в соответствующий реестр Минстроя, а российские аналоги всё ещё на стадии тестирования.

По словам издания, на российском рынке нет альтернативы зарубежного ПО, используемого в ТИМ, поэтому с импортозамещением могут быть сложности.

В КИМ считают, что перенос сроков перехода на ТИМ до 2024 года не решит проблему. По словам директора по маркетингу проектной организации WE-ON Group Ксении Поленовой, для этого потребуется пять-семь лет. Она указала на ещё одну проблему в этом вопросе — отсутствие стандартизации для ТИМ. «У каждого девелопера они свои», — говорит Поленова.

По подсчётам экспертов, для перехода на ТИМ с учётом внедрения отечественных разработок потребуется около 1 млрд рублей.

Если судить по прогнозам валового внутреннего продукта США во втором квартале, сделанным до публикации в минувший в четверг фактических результатов, предсказания автоматизированных компьютерных моделей гораздо точнее, чем расчёты экспертов-экономистов.

Источник изображения: Bloomberg

Согласно предварительной оценке Министерства торговли США, экономика страны сокращается второй квартал подряд, при этом ВВП снизился во втором квартале на 0,9 % в годовом исчислении. Согласно опросу Bloomberg, усреднённый прогноз предполагал рост показателя на 0,4%, а из 74 опрошенных ресурсом экономистов 23 сделали ставку на его снижение.

Прогноз так называемых моделей «краткосрочного прогноза» (nowcast) оказался ближе к реальности. Например, согласно прогнозной модели GDPNow Федерального резервного банка Атланты должно был произойти снижение ВВП на 1,2 %.

Прогноз компьютерной модели S&P Global Market Intelligence, разработанной Monetary Policy Analytics, полностью совпал с фактическим результатом — 0,9 %. Этой моделью пользуется правительство США, банки и сама Федеральная резервная система (ФРС) США.

Модели краткосрочного прогноза приобретают больше сторонников по мере повышения их точности, а оценки, которые они дают, становятся все более близкими к фактическим результатам по мере накопления данных. Индекс GDPNow, например, прогнозировал снижение ВВП на 1,8 % в начале недели, но к среде скорректировал прогноз до 1,2 %.

Модель S&P предоставляет прогнозы, которые находятся в пределах примерно 1,2 п. п. от фактического показателя ВВП примерно за три месяца до публикации Бюро экономического анализа США, при этом разрыв сужается примерно до половины процентного пункта ближе к дате публикации, сообщил Бен Херзон (Ben Herzon), исполнительный директор компании S&P.