Достижения исследователей из Google значительны - без вопросов. Но полагать, что квантовый компьютер скоро станет пригодным для повседневного использования, неправильно. Преувеличение ожиданий ничем хорошим никогда не заканчивалось.
Исследователи во главе с квантовой командой Google впервые продемонстрировали «квантовое превосходство». То есть они разработали квантовый чип, который выполняет задачу быстрее, чем классический компьютер. Как они сообщают, их системе требуется всего около трех минут, чтобы завершить вычисление, которое потребует 10 000 лет самому быстрому суперкомпьютеру в мире.
Мир все еще переваривает эту новость, в том числе утверждение, что даже суперкомпьютеры не справляются с некоторыми задачами квантовой информатики. Нельзя сказать, что «квантовое превосходство» открывает новую эру информационных технологий в настоящее время. По крайней мере, пока квантовые компьютеры не станут частью нашей повседневной жизни, вероятно, пройдет еще много десятилетий.
Тем не менее, научные и технические показатели, стоящие за этим, не следует преуменьшать. Исследовательские группы по всему миру работают над тем, чтобы использовать вычислительную мощность, которая помогает количественно определять определенные квантовые явления. Это включает, например, суперпозицию, в которой частицы, по-видимому, занимают несколько состояний одновременно, пока не соблюдаются определенные условия (это как с котом Шрёдингера), или концепцию запутывания, с которой могут быть связаны свойства нескольких квантовых систем. Те, кто управляет этим поведением с точностью, получают экспоненциальное увеличение вычислительной мощности по сравнению с тем, на что способны традиционные суперкомпьютеры. И это именно то, что сделала команда Google.
53 кубита вместо миллиардов транзисторов
Гугловский чип под названием Sycamore содержит всего 53 индивидуально управляемых сверхпроводящих квантовых бита или кубита, как называются основные строительные блоки квантового компьютера. Задача, стоящая перед учеными, похожа на квантовый генератор случайных чисел. Она состоит из вычисления выходных значений сложной квантовой схемы, которая выполняет ряд случайно выбранных арифметических операций. Это непростая проблема, учитывая, что, по мнению исследователей, у самого мощного суперкомпьютера в своем классе, Summit, она заняла бы десять тысячелетий; Sycamore же справился всего за 200 секунд.
Summit состоит из более 9000 самых мощных в мире 8-миллиардных транзисторных процессоров и почти 28 000 графических процессоров, каждый из которых имеет 21 млрд. Транзисторов. Если учесть, что всего 53 кубита превзошли эту концентрированную вычислительную мощность, станет понятно, почему квантовые компьютеры в настоящее время вызывают такой энтузиазм и оптимизм. В то же время, подход, использованный командой для демонстрации квантового превосходства, крайне ограничен. По-прежнему существует огромный пробел в квантовых компьютерах, которые на самом деле дают полезные результаты, такие как моделирование свойств материала и химических реакций или разработка новых лекарств.
Инвесторов захватила золотая лихорадка
Квантовые компьютеры чрезвычайно чувствительны к нарушениям окружающей среды, даже таким обычным явлениям, как изменение температуры или электромагнитного поля. И пройдет достаточно времени, прежде чем исследовательские группы смогут устранить эти и другие уязвимости.
Но вместо того, чтобы действовать с осторожностью, инвесторы просто слетели с катушек. Вместе с правительствами и компаниями они вкладывают кучу денег в развитие квантовых технологий. Это пробуждает нереалистичные ожидания о том, что первый мощный многофункциональный квантовый компьютер уже на горизонте. Однако такой преувеличенный оптимизм может оказаться фатальным для области исследований, которая на самом деле только зарождается.
Из-за благоприятных условий повсюду появляются новые квантовые технологии, но кредиторы, безусловно, захотят увидеть возврат своих инвестиций в один прекрасный день. Уже есть опасения, что некоторые компании обещали слишком много. Ажиотаж вокруг прорыва из лаборатории Google может еще больше повысить ожидания. Страх исследователей: если их квантовые компьютеры окажутся чем-то бесполезным в обозримом будущем, всей области будет угрожать «квантовая зима», в которой разрастается разочарование, провалы в исследованиях, а также снижаются, а то и вовсе прекращаются, субсидии.
Мощные чипы, которые мы используем для создания наших смартфонов, разрабатывались в течение десятилетий, что требовало терпения у инвесторов, часто в государственном секторе. Это не сработает с квантовыми компьютерами. Они тоже требуют того, что экономисты-инноваторы называют «терпеливым капиталом». Слишком часто наука и техника порождают преувеличенные ожидания, которые затем рушатся о реальност. Квантовые компьютеры все еще находятся в начале долгого путешествия в неизвестность. Даже если возникают препятствия или возрастают затраты, исследователи должны быть уверены, что их цели будут достигнуты.