Ведущие корпорации работают над созданием квантовых компьютеров. Как это изменит мир?
Новая технология основана на использовании кубитов — квантовых битов. В отличие от обычных битов, которые представляют собой нули и единички, кубит может находиться в этих двух состояниях одновременно (это называется «суперпозицией»). Поэтому квантовому компьютеру не нужно перебирать все возможные варианты состояний системы, как это делает современная компьютерная техника. На решение сложных задач ему понадобятся считанные секунды. Американская IBM готовится вывести на рынок квантовые компьютеры с вычислительной мощностью 50 кубитов. Произойдет это, как утверждают в компании, уже в ближайшие несколько лет. С помощью квантовых компьютеров, получивших предварительное название IBM Q, можно будет, в частности, «распутать» сложные молекулярные и химические взаимодействия, что приведет к открытию новых лекарств и материалов, считают в IBM. Большие изменения ждут сферу логистики: будут найдены оптимальные пути для наиболее эффективной доставки товаров. Квантовые компьютеры также позволят найти новые способы моделирования финансовых данных и выделить ключевые глобальные факторы риска, что обезопасит инвестиции. В сфере искусственного интеллекта и машинного обучения можно будет обрабатывать очень большие объемы данных (например, связанные с поиском изображений или видео). «Мы сейчас переходим от стадии, на которой речь идет лишь об игрушках исследователей, к ситуации, позволяющей оценить новшество с коммерческой точки зрения», — отметил технический директор квантового центра IBM Скотт Краудер. Ранее IBM создала квантовый компьютер мощностью 5 кубитов. Практически одновременно с IBM о планах выпустить коммерческий 50-кубитовый квантовый компьютер заявила компания Google. Причем сроки названы примерно те же — ближайшие 5 лет. «В области квантовых вычислений скоро будет достигнута историческая веха», — написали исследователи из лаборатории Quantum AI компании Google в своей статье, опубликованной в журнале Nature. Над созданием квантового компьютера поисковик начал работать еще в 2014 году. Успехи конкурентов подстегивают еще одного крупного игрока — компанию Microsoft. В ноябре прошлого года она объявила о решении удвоить свои усилия в области создания квантового компьютера. В отличие от IBM и Google, компания Билла Гейтса делает ставку на интригующую, но пока недоказанную концепцию топологического квантового вычисления. «Я думаю, что мы находимся на пороге перехода от исследований к разработке», — сказал вице-президент квантовой программы Microsoft Тодд Холмдал. Одновременно компания разрабатывает программное обеспечение для будущих супермашин. Формально дальше всех в этой гонке продвинулась канадская компания D-Wave. Она создала и успешно продает единственные представленные сегодня на рынке квантовые компьютеры. Среди ее клиентов — Google, NASA, Volkswagen и Lockheed Martin. В конце января этого года D-Wave анонсировала выпуск коммерческой версии квантового компьютера четвертого поколения D-Wave 2000Q. Его мощность, как утверждают в компании составляет 2000 кубитов. Однако многие сомневаются в том, что машины D-Wave можно называть полноценными квантовыми компьютерами, поскольку они способны решать лишь узкий круг вычислительных задач. С этим мнением не согласны в Google. Купленный поисковиком у D-Wave компьютер (кстати, он стоит от $10 млн до $15 млн) справился с некой специальной задачей в 100 миллионов раз быстрее обычного. Всего, по данным аналитической компании CB Insights, над задачей создания квантового компьютера бьются не менее 18 корпораций. Среди них — авиастроительные компании Airbus и Lockheed Martin, китайский интернет-ритейлер Alibaba, британская телекоммуникационная компания British Telecommunications, компании Hewlett Packard, Toshiba, Intel, Mitsubishi, Nokia. В феврале этого года в международную гонку по созданию «компьютера будущего» включился и российский Фонд перспективных исследований (ФПИ). Кроме того, в конце прошлого года Национальный исследовательский технологический университет МИСиС (НИТУ МИСиС) и Российский квантовый центр (РКЦ) запустили совместный научно-исследовательский проект «Квантовый центр», где изучают альтернативный способ квантовых вычислений. Эксперты Массачусетского технологического института (MIT) ожидают, что полноценные квантовые компьютеры, обрабатывающие информацию в разы быстрее современных суперкомпьютеров, появятся на рынке в течение ближайших 2–5 лет. Сфера возможного применения квантовых компьютеров чрезвычайно широка и откроет широкие возможности для бизнеса. Наиболее существенное влияние новая техника окажет на сферы финансовых услуг, здравоохранения, логистики и аналитики данных, считают эксперты из лаборатории Google Quantum AI. Например, благодаря своим вычислительным возможностям, значительно превосходящим нынешние, квантовые компьютеры позволят инвесторам оптимизировать свои портфели и успешнее управлять рисками. Более эффективные квантовохимические расчеты помогут создать новые эффективные лекарственные препараты и совершить рывок в производстве каталитических нейтрализаторов, солнечных элементов и удобрений. Расширение возможностей машинного обучения и искусственного интеллекта позволит улучшить управление генераторами возобновляемой энергии, системами дистанционного зондирования и раннего предупреждения, а также усовершенствовать динамическое ценообразование на онлайн-товары и услуги, автоматизацию складов и беспилотных автомобилей. Новые вычислительные мощности влекут за собой и новые угрозы. Аналитик Центра технологического форсайта Университета ИТМО в Санкт-Петербурге Дмитрий Хан прогнозирует, что создание полноценного квантового компьютера обесценит современные средства шифрования данных — он вскроет все криптографические ключи глобального интернета всего за один год. «Именно поэтому необходимо заранее предусмотреть средства борьбы с данной угрозой», — подчеркнул он. Альтернативой классической криптографии, по словам Хана, может стать квантовая криптография, которая работает не на математических, а на физических принципах. «Представим, что преступник решил перехватить информацию — не важно, это ваши личные данные в Facebook или секретные документы в закрытом канале связи. По законам квантовой физики эта информация просто разрушается в канале — так же, как разрушается квантовая частица. Поэтому никакие вычислительные средства не смогут раскрыть передаваемый ключ», — пояснил Хан. По экспертным оценкам, переход на квантовые системы безопасности состоится уже в ближайшие 5-8 лет. Читайте нас в Facebook, Twitter и ВКонтакте.
