Квантовое превосходство: Революция в вычислениях, которая изменит всё - Каку Митио - Страница 2

Квантовый компьютер называют «предельным», или «абсолютным», компьютером и считают судьбоносным технологическим скачком, несущим кардинальные изменения всему миру. Вместо того чтобы выполнять вычисления на крохотных транзисторах, он проводит их на мельчайших объектах – на самих атомах – и потому способен легко превзойти по мощности наш лучший суперкомпьютер. Квантовые компьютеры могут стать проводниками в совершенно новую эпоху для экономики, общества и нашего образа жизни.

Но квантовый компьютер – нечто большее, чем просто очередная более мощная вычислительная машина. Это компьютер нового типа, способный справляться с задачами, которые цифровые компьютеры не могут решить в принципе, даже за бесконечное время. К примеру, цифровые компьютеры не в состоянии точно рассчитать, как атомы взаимодействуют между собой в процессе важнейших химических реакций, особенно тех, что делают возможной жизнь. Цифровые компьютеры могут считать только на цифровой ленте, состоящей из последовательности нулей и единиц, которые слишком примитивны, чтобы описать тонкие волны электронов, танцующих глубоко внутри молекулы. К примеру, при скучном расчете траектории движения мыши в лабиринте цифровому компьютеру приходится кропотливо анализировать все возможные маршруты один за другим. Квантовый же компьютер одновременно – и в один миг – анализирует все возможные траектории.

Это, в свою очередь, сильно подогрело и без того напряженное соперничество между конкурирующими компьютерными гигантами, каждый из которых стремится как можно скорее создать самый мощный в мире квантовый компьютер. В 2021 г. IBM представила собственный квантовый компьютер под названием Eagle («Орел»), который и занял лидирующую позицию, поскольку обладает большей вычислительной мощностью, чем все предыдущие модели.

Но подобные рекорды похожи на корочку пирога – для того они и создаются, чтобы быть разрушенными.

Если учесть глубокие последствия, которые повлечет за собой эта революция, неудивительно, что многие ведущие мировые корпорации вкладывают в эту новую технологию огромные суммы. Компании Google, Microsoft, Intel, IBM, Rigetti и Honeywell создают прототипы квантовых компьютеров. Лидеры Кремниевой долины понимают, что должны идти в ногу с революционными процессами – или они останутся на обочине.

Компании IBM, Honeywell и Rigetti Computing разместили свои квантовые компьютеры первого поколения в интернете, чтобы раздразнить аппетиты любопытной публики и дать возможность людям впервые познакомиться напрямую с квантовыми вычислениями. Любой человек может испытать квантовую революцию на себе, соединившись с квантовым компьютером через интернет. Так, проект «IBM Q Experience», запущенный в 2016 г., бесплатно предоставляет публике через интернет 15 квантовых компьютеров. Среди их пользователей – компании Samsung и JPMorgan Chase. К настоящему моменту этими компьютерами каждый месяц пользуются уже 2000 человек, от школьников до профессоров.

Весьма активный интерес к этой технологии проявляют и биржи. IonQ первой из крупных компаний, связанных с квантовыми вычислениями, стала публичным акционерным обществом и получила при первичном размещении акций 600 млн долларов. Соперничество на этом рынке настолько жесткое, что новый стартап PsiQuantum, не имеющий ни коммерческого прототипа на рынке, ни каких бы то ни было реальных результатов прошлой деятельности, внезапно взлетел на бирже до 3,1 млрд долларов с возможностью получить 665 млн долларов кредита чуть ли не за один день. Бизнес-аналитики писали, что им редко приходилось видеть подобное – чтобы новая компания сумела так удачно воспользоваться волной лихорадочных спекуляций и сенсационных заголовков и взлететь так высоко.

По оценкам консалтинговой и аудиторской компании Deloitte, объем рынка квантовых компьютеров в 2020-е гг. должен достичь сотен миллионов долларов, а в 2030-е – десятков миллиардов долларов. Никто не знает, когда квантовые компьютеры выйдут на торговые площадки и изменят экономический ландшафт, но прогнозы постоянно пересматриваются в соответствии с беспрецедентными темпами научного прогресса в этой области. Говоря о стремительном развитии квантовых компьютеров, генеральный директор компании Zapata Computing Кристофер Савой и отметил: «Это уже не вопрос о том, будет или нет, а о том, когда будет»{3}.

Даже Конгресс США проявил острый интерес и желание придать дополнительный импульс развитию новой квантовой технологии. Понимая, что другие державы уже начали щедро финансировать исследования в области квантовых компьютеров, Конгресс США в декабре 2018 г. принял закон о Национальной квантовой инициативе, призванный обеспечить стартовый капитал для запуска и стимулирования новых исследований. В нем предусматривается образование от двух до пяти новых национальных исследовательских центров по квантовой информатике с финансированием 80 млн долларов в год.

В 2021 г. правительство США также объявило об инвестировании 625 млн долларов в квантовые технологии под контролем Министерства энергетики. Кроме того, еще 340 млн долларов в фонд проекта внесли гигантские корпорации, такие как Microsoft, IBM и Lockheed Martin.

Китай и США не единственные страны, использующие правительственные фонды, чтобы ускорить внедрение этой технологии. Правительство Великобритании в настоящее время создает Национальный центр квантовых вычислений, который будет служить хабом для исследований в этой области. Центр должен быть построен в лаборатории Харвелл Совета по науке и технологиям в Оксфордшире. При поддержке правительства Великобритании к концу 2019 г. в стране было основано 30 стартапов, работающих в области квантовых вычислений.

Промышленные аналитики признают, что игра идет не меньше чем на триллион долларов. В этой отрасли чрезвычайно высокая конкуренция и нет никаких гарантий. Несмотря на внушительные технические достижения Google и других компаний в последние годы, до рабочего квантового компьютера, способного решать реальные задачи, еще очень далеко. Нам предстоит проделать массу тяжелой работы. Некоторые критики даже утверждают, что все это может оказаться погоней за миражами. Но компьютерные компании понимают: если они не успеют или не захотят шагнуть в эту дверь, она захлопнется у них перед носом.

Иван Остоджич, один из партнеров консалтинговой фирмы McKinsey, утверждает: «Компаниям в тех отраслях, где квантовые технологии потенциально смогут изменить ситуацию в максимальной степени, следует начинать заниматься ими прямо сейчас»{4}. Такие области человеческой деятельности, как химия, медицина, нефть и газ, перевозки, логистика, банковское дело, фармацевтика и кибербезопасность, нуждаются в масштабных переменах. Остоджич добавляет: «В принципе, квант окажет значимое влияние на все информационные технологии, поскольку ускорит решение широкого спектра задач. Компаниям необходимо обзавестись квантовыми возможностями».

Верн Браунелл, бывший генеральный директор канадской компании квантовых вычислений D-Wave Systems, замечает: «Мы уверены, что вот-вот сможем предоставить мощности, которые нельзя обеспечить с помощью классических вычислений».

Многие ученые считают, что мы в настоящий момент входим в совершенно новую эпоху, и потрясения, связанные с переходом, будут сравнимы с теми, что произошли при появлении транзисторов и микросхем. Компании, не имеющие непосредственных связей с производством компьютеров, такие как автомобильный гигант Daimler (владелец марки Mercedes-Benz), уже вкладывают деньги в эти технологии, полагая, что квантовые компьютеры смогут проложить им путь к новым разработкам в их собственной отрасли. Один из руководителей их конкурента BMW, Джулиус Марсеа, написал: «Мы с большим интересом исследуем преобразующий потенциал квантовых вычислений в применении к автомобильной промышленности и твердо рассчитываем расширить пределы наших инженерных возможностей»{5}. Другие крупные компании, такие как Volkswagen и Airbus, организовали у себя собственные подразделения квантовых вычислений, чтобы изучить, какие технологические сдвиги могут вызвать эти вычисления в их отраслях.