Действительно ли квантовые компьютеры являются такой уж великолепной вещью?
Немного предыстории. Квантовые компьютеры используют суперпозицию (частица пребывает в двух или более взаимоисключающих состояниях одновременно) и запутанность (особая форма суперпозиции, в которой две или более частиц влияют друг на друга жуткими способами), чтобы делать вещи, которые обычные компьютеры не могут. Бит, основная единица информации обычного компьютера, может находиться в одном из двух состояний, представляющих собой единицу или ноль. Квантовые компьютеры, напротив, работают в кубитах, которые построены из наложенных друг на друга частиц, воплощающих множество состояний одновременно.
В течение десятилетий квантовые вычисления были не более чем гипотезой, поскольку исследователи боролись с техническими сложностями поддержания суперпозиции и запутанности достаточно долго, чтобы выполнить полезные вычисления. Помните опыт Юнга, в котором как только вы смотрите на электрон, его суперпозиция исчезает. А теперь технологические гиганты - IBM, Amazon, Microsoft и Google, инвестируют огромные бюджеты в квантовые вычисления, как и многие другие компании.
Поклонники квантовых вычислений заявляют, что эта технология даст преимущество машинному обучению. Она произведет революцию в моделировании сложных явлений в химии, биологии, медицине, экономике и других областях. Решит задачу коммивояжера и другие головоломки, которые не поддаются решению обычными компьютерами. Пока неясно, смогут ли квантовые вычисления достичь этих целей, но оптимистов может ждать сюрприз.
Исследования и практика показали, что квантовые компьютеры являются просто более быстрыми версиями обычных компьютеров, поскольку суперпозиция и запутанность позволяют им выполнять несколько вычислений одновременно. Это и вводит в заблуждение. По сравнению с обычными компьютерами, квантовые компьютеры лучше всего подходят для относительно узкого круга применений, в частности для моделирования систем, в которых есть квантовые эффекты.
Способность квантового компьютера превзойти самую быструю обычную машину известна как квантовое превосходство. Продемонстрировать квантовое превосходство крайне сложно. Даже в обычных вычислениях доказать, что один алгоритм превосходит другой, не так-то просто. Вы должны выбрать задачу, которая представляет из себя - честный тест и выбрать правильные методы измерения скорости и точности. Результаты тестов также подвержены ошибочному толкованию и предвзятому подтверждению. Тестирование и создает огромное пространство для подлога или лоббирования.
Более того, аппаратное и программное обеспечение обычных компьютеров постоянно совершенствуется. К тому времени, когда квантовые компьютеры будут готовы к выходу на рынок, они могут потерять потенциальных клиентов. Например, если классические компьютеры станут достаточно мощными, чтобы имитировать квантовые системы. Даже если квантовые компьютеры будут сохранят свое теоретическое преимущество, их практический эффект все равно будет меньше.
По мере того как квантовые вычисления привлекают все больше внимания и финансирования, исследователи могут вводить в заблуждение инвесторов, правительственные учреждения, журналистов, общественность и, что хуже всего, самих себя о потенциале своей работы. Если исследователи не смогут показать результат, волнение может смениться сомнениями, разочарованием и т.д., и вообще это направление может потерять финансирование.
Но что-то в квантовых вычислениях делает их особенно склонными к ореолу таинственности, возможно, потому, что quantum означает что-то классное, что вы не должны понимать.
Реально полезный и надежный квантовый компьютер потребует миллионов кубитов. Есть технологии, которые строят кубиты из света. К середине десятилетия возможно уже произведут отказоустойчивые квантовые компьютеры, способными масштабироваться до миллиона или более кубитов. Машины будут размером с комнату. Большинство пользователей, если это произойдет, получают доступ к компьютерам удаленно.
Понятно, что квантовые компьютеры могут выполнять задачи, выходящие за рамки любого классического устройства.
Если эта технология даст ученым более мощные инструменты для моделирования сложных явлений, она даст науке толчок, в котором так нуждается. А вы как считаете?
Спасибо.
