Квантовые компьютеры могут изменить многое, если не все, в нашем мире. Это не просто увеличение мощности очередного процессора. Это принципиально новый уровень вычислительных технологий. Главное научиться правильно им пользоваться.
Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Полноценный универсальный квантовый компьютер является пока гипотетическим устройством, сама возможность построения которого связана с серьёзным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; разработки в данной области связаны с новейшими открытиями и достижениями современной физики. На настоящий момент были практически реализованы лишь единичные экспериментальные системы, исполняющие фиксированный алгоритм небольшой сложности.
Квантовая теория родилась в первой половине XX века. Среди ее создателей были Нильс Бор, Альберт Эйнштейн, Макс Планк, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и другие, не менее выдающиеся ученые. Создание Стандартной модели элементарных частиц ознаменовало собой революцию в понимании Вселенной. Именно квантовая теория подарила миру лазеры, МРТ, ускорители частиц, компьютеры, интернет и ядерное оружие. Но что дальше? Некоторые физики полагают, что в ближайшие пять лет будут созданы устройства, которые до недавнего времени описывались лишь на страницах научно-фантастических романов. Дело в том, что любой скачок в области квантовых вычислений увеличивает потенциал технологии, способной выполнять вычисления и моделирование, выходящие за рамки современных суперкомпьютеров. Иными словами, мир готовится к квантовому будущему. И если квантовые технологии действительно изменят вычисления в том виде, в каком мы их знаем, то какое будущее нас ждет?
Нам с вами довелось жить в удивительное время. Не самое спокойное, конечно, но посмотрите, чего добилась наука – мы не просто дробим материю на атомы, мы создаем квантовые технологии и даже умеем ими пользоваться. Взять, к примеру, квантовые компьютеры. Эти машины выполняют вычисления на основе вероятности состояния объекта до его измерения — вместо 1 или 0 секунд. Это означает, что они могут обрабатывать экспоненциально больше данных по сравнению с классическими компьютерами, которые выполняют простые логические задачи и операции. Подобные технологии разрабатываются в течение десятилетий и по крайней мере две программы, написанные для квантового компьютера, датированы 90-ми гг.ХХ века. Одна из них раскладывает большие числа на простые множители и тем самым позволяет взломать нынешнее компьютерное шифрование. Вторая программа может осуществлять поиски, требующие квадратный корень от времени, которое затрачивается на них обычными компьютерами.
Китайские ученые разработали квантовый компьютер, который смог решить одну из самых сложных задач за 200 секунд. Даже самый мощный классический компьютер потратил бы на вычисление около 2,5 миллиарда лет. Явление, при котором квантовый компьютер оказывается гораздо мощнее обычного, принято называть квантовым преимуществом. Впервые о достижении квантового преимущества в 2019 году объявила компания Google, но их успех был подвержен критике. В рамках этой статьи предлагаю вам вкратце разобраться, что такое квантовый компьютер, какую именно задачу он смог решить и каким образом. И значит ли это, что в скором будущем наши домашние компьютеры станут в тысячи раз мощнее?
Многим из вас известно, что осенью 2019 года компании Google и IBM начали вести между собой настоящее противостояние: когда представители Google заявили о своем “квантовом превосходстве” ввиду успешно завершенного квантового вычисления, компания IBM неожиданно подхватила эстафету, продемонстрировав способность их нового суперкомпьютера выполнять вычисления почти с той же скоростью и с гораздо большей точностью, чем квантовый компьютер Google. Это был не первый случай, когда кто-то усомнился в квантовых вычислениях. В прошлом году Мишель Дьяконов, физик-теоретик из Университета Монпелье во Франции, предложил множество теоретических причин, согласно которым удобные для практического использования квантовые суперкомпьютеры так никогда и не будут построены. Так как же понять, кто прав, а кто нет?
Такие технологические гиганты, как Google и IBM уже давно борются за то, чтобы стать первой компанией, которая создаст по-настоящему доступный квантовый компьютер. Между тем не менее известная компания Джеффа Безоса Amazon не сильно спешит влезать в эту битву. Вместо этого они просто берут и запускают программу по доступу к своему квантовому компьютеру. К сожалению, пока что воспользоваться технологией будущего могут не все, но сам факт того, что это произошло просто потрясает. Еще несколько лет назад о такой возможности нельзя было даже мечтать.
Кажется, компания Google только что смогла совершить настоящий переворот в компьютерной науке. Используя программное обеспечение квантового компьютера под названием Sycamore, представитель Google заявили о «квантовом превосходстве» над самыми мощными суперкомпьютерами в мире, по причине того, что именно с помощью Sycamore у них получилось решить проблему, которая долгое время считалась практически невозможной для решения на обычных компьютерах.
В 1931 году американский писатель Чарльз Форт впервые описал понятие телепортации в одном из своих романов. С тех самых пор придуманный Фортом термин стал активно использоваться в фантастической литературе, постепенно становясь не только литературным понятием, но и по-настоящему научным. Так, на сегодняшний день квантовая телепортация постепенно становится не вымыслом, а настоящей реальностью.
Запуск спутников Starlink развязал настоящую войну в Сети. Астрономы жалуются — мол, спутники слишком яркие, и настоящие звезды от этого становится не видно. Но не делают ли они из мухи слона?
Пятьдесят лет назад смартфоны показались бы совершенно волшебными компьютерами. Точно так же, как классические компьютеры были почти невообразимы для предыдущих поколений, сегодня мы сталкиваемся с рождением совершенно нового типа вычислений: чего-то настолько мистического, что его можно назвать волшебным. Это квантовые компьютеры. Если слово «квантовый» вам незнакомо, вы не одиноки. Этот очень холодный, маленький, чувствительный и очень странный мир может показаться сомнительной системой, на которой предлагается построить коммерческую вычислительную машину, но это именно то, над чем работают IBM, Google, Rigetti Computing и другие компании.