Zen
МОСКВА, 16 декабря, Захар Андреев. Исследователи из Google заявили о прорыве в разработке квантовых компьютеров. Почему создание таких машин вызывает не только надежды, но и серьезные опасения у специалистов — в материале .
Хрупкие кубиты
Бит — это «элементарная частица» информации, которой оперирует классический компьютер. В двоичной системе он принимает только одно из двух значений: «1» или «0». Его квантовый аналог — кубит — может принимать значения «0», «1» или находиться в суперпозиции, как пресловутый кот Шредингера, то есть быть и тем, и другим одновременно. Это дает квантовым компьютерам скорость, невообразимую для обычных компьютеров.
Однако есть проблема. При создании квантовых компьютеров используются сверхпроводники, которым требуются экстремально низкие температуры. Такие системы довольно уязвимы. Кубиты легко теряют свои математические свойства под воздействием окружающей среды. Это приводит к ошибкам в вычислениях. Даже в самых совершенных системах на тысячу операций приходится один сбой, но для решения практических задач необходимо, чтобы эта цифра приближалась к одной триллионной.
Теоретически 30 лет назад было предсказано, что количество ошибок можно уменьшить с помощью квантовой коррекции. Для этого требуется распределить один логический кубит по нескольким физическим частицам в суперпозиции. Однако такое масштабирование работает только в том случае, если дополнительные физические кубиты исправляют ошибки заметно быстрее, чем они производятся. До сих пор желаемый эффект не был достигнут.
Ученые из команды Google Quantum AI Майкл Ньюман и Кевин Сатцингер заявили, что впервые добились значительных успехов в этом направлении.< br />
Вселенные не живут так долго
Авторы работы представили квантовый чип Willow, в котором частота ошибок экспоненциально уменьшается при масштабировании кубитов.
Они объединили физические кубиты в решетки — тот самый логический кубит. Оказывается, чем больше элементов в решетке, тем стабильнее работает система.
«Каждый раз, когда мы увеличиваем количество закодированных кубитов с решетки 3×3 до решетки 5×5 и до решетки 7×7 физических кубитов, частота ошибок кодирования уменьшается вдвое», — говорится в отчете.
Команда Google утверждает, что 105-кубитный чип Willow решил задачу всего за пять минут, на решение которой самому быстрому «классическому» суперкомпьютеру потребовалось бы десять септиллионов лет (септиллион — число с 24 нулями), что значительно превышает возраст нашей Вселенной (13,8 миллиарда лет).
Препринт о разработке был опубликован в Nature, но статья еще не была отредактирована.
Надежды и страхи
Квантовые компьютеры открывают огромные возможности для человечества. Вероятно, они найдут применение в термоядерной энергетике и создании искусственного интеллекта.
«Квантовые системы смогут моделировать сложные молекулярные структуры и биохимические процессы. Это ускорит разработку новых лекарств, более эффективных материалов и технологий хранения энергии, таких как сверхпроводящие батареи», — объясняет IT-эксперт Филипп Щербанич.
Наконец, такие машины способны оптимизировать логистику, управление ресурсами и финансовое планирование. Например, они могут мгновенно рассчитывать оптимальные маршруты для транспортировки или создавать наиболее эффективные схемы распределения энергии.
Но вместе с надеждой растет и тревога. Очевидно, что квантовые компьютеры, как и любая другая технология, найдут военное применение. Это открывает массу возможностей: от совершенствования связи и разведки до создания новых видов оружия, включая оружие массового поражения.
Уже проводятся эксперименты в оборонной сфере. Недавно группа ученых использовала квантовые технологии для взлома алгоритмов шифрования, которые широко используются военными. И это только вершина айсберга. Под угрозой находятся все сферы современной жизни, где требуется криптография: банковское дело, государственные услуги, социальные сети, мессенджеры и криптовалюта.
«В области криптографии квантовые технологии сеют страх, потому что они угрожают современным алгоритмам», — говорит Щербанич. По его словам, разрабатываются новые алгоритмы, устойчивые к квантовым атакам. Но процесс замены старых будет болезненным.
Квантовая конкуренция
Владельцы квантового компьютера получат существенное преимущество перед своими конкурентами, а если говорить о государствах, то и военными противниками. Google — не единственная американская компания, работающая над квантовыми технологиями. Основными конкурентами являются IBM, у которой есть чип емкостью 1000 кубитов, и Rigetti, которая обещает достичь емкости в 100 кубитов к концу 2025 года.
Другие страны также стараются не отставать. Например, осенью ученые из Российского квантового центра и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН создали 50-кубитный ионный квантовый компьютер, а к 2030 году, по данным «Росатома», планируют запустить 100-кубитную машину. Тем временем Китай представил квантовый компьютер Tianyan-504 с 504-кубитным чипом Xiaohong.
Однако радоваться или волноваться пока рано. Некоторые эксперты считают, что заявление Google — это больше пиар, чем реальные достижения.
«По-моему, все это — обычное упражнение в маркетинге технологий», — пишет блокчейн-инженер Джеффри Шольц в социальной сети X. «Google это очень нужно было, так как он теряет популярность». Он считает, что отчет Google о квантовом ИИ содержит слишком много предположений и что квантовое превосходство — то есть решение проблемы, которую не может решить обычный компьютер — на самом деле не достигнуто.
Еще менее скептически настроенные эксперты говорят, что технология еще далека от внедрения.
«Открытие приближает квантовые компьютеры к практическому применению и расширяет перспективы их использования при решении реальных задач. Но при этом Google, как и другие крупные компании, зачастую пытается придать своим разработкам и открытиям вес — в маркетинговых целях. Поэтому маловероятно, что их новый процессор существенно изменит мир сегодня. Это лишь важный шаг на пути к высокотехнологичному будущему», — отмечает Щербанич.
В Интернете сравнивают достижение Google с первым полетом братьев Райт. Если продолжить эту метафору, то пока никто не знает, когда «массовые авиаперевозки» станут реальностью.
Свежие комментарии