International Business Machines Corporation
В этом году одну из площадок компании PsiQuantum, работающей над созданием практически полезного квантового компьютера, посетили премьер Великобритании Кит Стармер и канцлер казначейства Рэйчел Ривз. Фото: psiquantum.com
Современные компьютеры приближаются к физическому пределу вычислительной мощности своих чипов. Следующим поколением могут стать квантовые компьютеры, основанные на принципах квантовой механики и потенциально на порядок более производительные. В эту технологию инвесторы и правительства уже вложили $55 млрд, подсчитал Forbes. В середине ноября влиятельный журнал Nature написал об американской компании PsiQuantum, которая обещает создать практически полезный квантовый компьютер к 2027 году.
Термин «квантовая механика» в 1924 году предложил немецкий физик Макс Борн в своей статье Über Quantenmechanik. Для Борна и других ученых квантовая механика обозначала теорию движения атомов, электронов, протонов и других частиц мельче атома (их называют субатомными), обладающую тем же уровнем общности и последовательности, что и классическая механика.
Если вы ничего не поняли, то вы не одиноки. В 1964 году, за год до получения Нобелевской премии за вклад в квантовую теорию, знаменитый физик Ричард Фейнман сказал :
В 1985 году оксфордский физик Дэвид Дойч , которого называют « отцом квантовых вычислений» , теоретически доказал, что квантовый компьютер может эффективно моделировать поведение любой физической системы, а девять лет спустя математик Питер Шор из Лабораторий Белла написал алгоритм, который мог бы использовать возможности квантового компьютера для взлома широко используемых систем шифрования. Вот это уже вызвало серьезный резонанс : только вообразите себе правительство или компанию, получившие в руки такой инструмент. Угроза, пусть пока и теоретическая, была достаточно серьезной, чтобы американское Министерство обороны начало проводить консультации с учеными по поводу развития квантовых технологий. Заинтересовались темой и крупные технологические компании.
Чуть позже, в 1996 году, Лов Гровер из Лабораторий Белла предложил еще один алгоритм для квантовых компьютеров, который позволял искать нужную информацию в базах данных гораздо быстрее, чем путем простого перебора значений.
Интересно, что алгоритмы появились раньше самих квантовых компьютеров.
Наконец, в 1998 году Айзек Чанг из IBM, Марк Кубинец из Калифорнийского университета в Беркли и Нил Гершенфельд из Массачусетского технологического института создали первый реальный прототип квантового компьютера, используя раствор хлороформа в воде и магнитные поля, чтобы управлять атомами в растворе.
Они заставили молекулы действовать, как компьютеры, считывая результаты с помощью методов измерения ядерного магнитного резонанса. Программа, которую они запустили на своем квантовом компьютере, известна как алгоритм поиска Гровера, описывал а произошедшее The New York Times .
Третий закон знаменитого фантаста и футуролога Артура Кларка гласит : «Любая достаточно развитая технология неотличима от магии». Когда читаешь о квантовых компьютерах, не покидает ощущение, что это магия и есть.
Обычные компьютеры работают на чипах, состоящих из миллиардов микротранзисторов. Каждый транзистор может находиться в одном из двух состояний — включен (1) или выключен (0). Это и есть элементарная единица компьютерной информации — бит. Все что вы видите на экране своего компьютера и телефона есть в конечном счете комбинация нулей и единиц.
Квантовый компьютер оперирует другими элементарными единицами — кубитами. Кубиты используют странные свойства квантовой физики, а потому могут выражать несколько состояний одновременно.
Благодаря этому квантовые машины могут выполнять множество вычислений одновременно, в то время как обычные компьютеры вычисляют возможности одну за другой.
Считается, что благодаря своей природе квантовые компьютеры будут особенно хороши для моделирования физико-химических реакций, что позволит синтезировать новые молекулы с невиданными свойствами. Так можно будет создавать эффективные аккумуляторы или лекарства. Также они пригодятся для оптимизации сложных систем, улучшения управления транспортными потоками или электросетями, например. Наконец, их можно будет использовать для генерации синтетических данных для обучения моделей ИИ и, конечно, криптографии, перечисляет Forbes.
Пока все существующие модели недостаточно велики и не слишком надежны, чтобы стать действительно полезными.
Использование квантовой механики для обработки информации способом, который просто невозможен в классической системе, делает квантовые компьютеры очень хрупкими. «Допустите малейшее возмущение ваших кубитов, и в них закрадутся ошибки, которые сделают вывод вашего квантового компьютера бесполезным», — объясняет Vox.
Фактически, существующие сейчас квантовые компьютеры тратят большую часть своей мощности на устранение непрестанно возникающих ошибок.
Тем не менее, оптимисты из Quantum Insider считают , что благодаря квантовым вычислениям человечество получит $1 трлн экономической выгоды в 2025-2035 годах, а поставщики квантовых вычислительных услуг заработают за этот же период $50 млрд.
Но до этого им предстоит вначале доказать свое «квантовое превосходство», то есть на практике создать квантовый компьютер, который сможет решать задачи быстрее, чем обычные суперкомпьютеры.
В 2019 году Google с помпой объявила о достижении этого предела — якобы ее квантовый компьютер Sycamore за 200 секунд решил задачу, на которую самому быстрому суперкомпьютеру понадобилось бы 10 тысяч лет. Однако вскоре IBM, которая тоже занимается разработкой суперкомпьютеров, оспорила этот результат, заявив, что те же вычисления могут быть выполнены на классической компьютерной системе за 2,5 дня и с гораздо большей точностью. Кроме того, решенная Sycamore задача не принесла никакой пользы. Просто по определенным правилам была сгенерирована длинная последовательность случайных чисел.
С квантовыми вычислениями экспериментируют и другие технологические гиганты, такие как Amazon и Microsoft, а также несколько стартапов. Портал Yahoo Finance в октябре рекомендовал следить за тремя перспективными компаниями в этой сфере — IonQ, Rigetti и D-Wave Quantum.
Глава Google Сундар Пичаи наблюдает за работой квантового компьютера. x.com/heyBarsee
IBM в прошлом году прогнозировала, что не разработает практически полезные квантовые компьютеры до конца десятилетия, писал Vox.
Однако журнал Nature в ноябре обратил внимание на американскую компанию PsiQuantum, которую основал австралийский физик Джереми О’Брайен вместе с тремя коллегами-учеными. По данным журнала, компания без лишнего шума собрала $1 млрд инвестиций, и ее бюджет в области квантовых вычислений, вероятно, соперничает с расходами Google или IBM на аналогичные разработки. На сайте PsiQuantum говорится , что среди ее инвесторов фонд BlackRock, а также венчурный фонд Microsoft M12.
PsiQuantum создает кубиты из фотонов — частиц, из которых состоит свет. Над фотонной технологией работают и другие стартапы — канадский Xanadu, американский Quandela и британский ORCA Computing, но ни один из них не смог привлечь такой объем финансирования, отмечает Nature.
В PsiQuantum утверждают, что разработали полный набор электронно-оптического оборудования, необходимого для создания практически полезного и отказоустойчивого квантового компьютера с 1 млн кубитов к концу 2027 года. Для понимания масштаба амбиций — даже IBM сейчас экспериментирует с квантовыми чипами Condor, в которых только 1121 кубит.
Впрочем, некоторые комментаторы Nature в материале называют всю затею PsiQuantum «авантюрой».
Практически одновременно с выходом статьи в Nature компании Microsoft и Atom Computing объявили, что будут готовы предложить рынку первый коммерческий квантовый компьютер «свыше 1000 кубитов» уже в следующем году.
Подпишитесь на Telegram-канал Oninvest
Cвежие и актуальные новости из мира инвестиций – в вашем почтовом ящике