История компании D-Wave – первого разработчика коммерческих квантовых компьютеров
*Вы читаете материал, который выложен в нашем паблике в Gem Space. Подписывайтесь, чтобы узнать о великих визионерах, инвесторах, компаниях, проектах!*
"Эти компьютеры станут ключевыми компонентами для создания машин, которые будут такими же или более интеллектуальными, чем люди. Когда это произойдет, это будет технологическая трансформация, не похожая ни на что из того, что когда-либо происходило.” (с) Горди Роуз, физик-теоретик, доктор наук, соучредитель D-Wave Systems, основатель Sanctuary AI
Квантовые компьютеры вызывают, наверное, самые горячие дискуссии в научном и технологическом сообществе. Полезны они или бесполезны, эффективнее ли они классических, несут ли в себе угрозу, заменят ли существующие, и вообще – существуют ли они в принципе или те, кто их конструирует, вводят нас, мягко говоря, в заблуждение. Над созданием квантовых компьютеров трудились крупнейшие IT-корпорации, например IBM, Airbus, Alibaba. Компания D-Wave – первая, поставившая до сей поры чисто научные разработки на коммерческие рельсы. Ее компьютеры есть в арсенале Google, Volkswagen, NASA, Lockheed Martin. Предлагаем вашему вниманию историю этого необычного проекта, который, возможно поставит человечество на порог новой технологической революции.
Квантовый компьютер: что это и зачем он нужен?
"Материал, который сегодня находится в вашем ноутбуке, содержит устаревшие идеи и компоненты, разработанные десятилетия назад, и с тех пор мир изменился. Любой компьютер, который не использует квантовую механику, является архаичным.” (с) Горди Роуз
Квантовый компьютер – это вычислительное устройство, использующее в работе почти мистические явления квантовой механики, такие как квантовая суперпозиция и квантовая запутанность. Он сам генерирует и оперирует квантовыми битами – кубитами, которые являются субатомными частицами: фотонами и электронами. Связанная группа кубитов может обеспечить беспрецедентную вычислительную мощность и выполнять одновременно огромное количество задач.
Основная задача квантового компьютера – сократить время сложных вычислений. Решение этой проблемы необходимо в таких областях как космические исследования, обучение ИИ, логистика, фармацевтика, химия, медицина и даже инвестирование – компьютер быстро просчитает все варианты рисков, предскажет волатильность ваших активов.
Внешний вид устройства отличается от обычного. Самые первые были шкафами высотой 3 метра и объемом 20 кубических метров. Сейчас они уменьшились, но не принципиально. Впрочем, китайская компания Shenzhen SpinQ Technology недавно представила, по ее заявлению, полноценно квантовый компьютер размером с обычный системный блок.
Причем сам чип имеет размер примерно с ногтевую пластину большого пальца, а большую часть занимают системы охлаждения и защиты. Цена модели D-Wave 2000Q (выпущена в 2017-м) с процессором на 2000 кубит составила $15 млн. Не каждая компания может себе позволить, но спрос, тем не менее, существует.
Начало большого пути
“Разница в возможностях настолько велика, что в английском языке нет слов, которые должным образом описали бы, насколько мощными будут эти устройства.” (с) Горди Роуз
История компании началась за два года до ее фактического основания, в 1997-м году, в стенах канадского университета Британской Колумбии. Аспирант факультета теоретической физики Горди Роуз записался на показавшийся ему интересным курс “Введение в технологическое предпринимательство”, который вел сооснователь венчурного фонда Ventures West Хейг Фаррис. Надо сказать, что Горди не был типичным физиком-теоретиком, как мы можем его себе представить.
Он родился на африканском континенте, в Танзании, затем семья переехала в Канаду. Отец Роуза был экологом, смотрителем заповедников дикой природы и владельцем лагеря отдыха на северном берегу озера Онтарио. Семья жила в том же лагере круглый год, фактически в лесу. Горди занимался борьбой, был призером множества молодежных соревнований и дублером в Олимпийской команде Канады.
На одном из занятий Горди представил в качестве тренировочной презентации стартапа свои исследования и рассказал о некоторых концепциях квантовой физики. Работа очень понравилась Феррису и он стал приглашать аспиранта участвовать в лекциях. В 1999-м Роуз представил новую презентацию о квантовых вычислениях и преподаватель поинтересовался: возможно ли на самом деле сконструировать квантовый компьютер. Горди, по его собственным словам, сказал, что скорее всего нет, но попытаться будет интересно. Тогда Феррис выписал ему чек на покупку принтера и компьютера и посадил за написание бизнес-плана. Он тогда еще не знал во что ввязался.
Первые годы D-Wave
“Это перепроектирование с нуля вычислительных систем. Нужно приложить невероятные усилия, чтобы воплотить эти идеи в жизнь. На Земле больше нет места, куда вы могли бы обратиться, чтобы построить эти схемы, кроме нас. То, что мы пытаемся сделать – это, в конечном итоге, заменить всю полупроводниковую промышленность.” (с) Горди Роуз
Бизнес-план был готов через полгода. Хейг Фаррис первым сделал “ангельскую инвестицию” в размере 4059,5 канадских долларов и стал соучредителем. Еще $500 тыс. вложили местные предприниматели и партнеры сняли крохотный офис в Ванкувере. О создании квантовых компьютеров пока не было и речи. Целью стартапа было стать первыми на рынке экспертов, а потом либо получать заказы на разработки и исследования, либо слиться с каким-либо концерном, заинтересованным в квантовых вычислениях.
В течение нескольких лет D-Wave получил еще $4 млн от стартап-фондов и Банка развития бизнеса Канады. Первые годы стартапа были посвящены консультациям с ведущими учеными в области квантовых вычислений, сбор информации, покупку исследований и разработок, постепенному продвижению к пониманию, что и как надо делать. А потом деньги закончились.
В 2002-м Роуз снова вынужден был искать финансирование. Он повторно обратился в венчурный фонд Draper Fisher Jurvetson, который ему уже отказывал. Но Горди знал, что один из управляющих партнеров любит делать ставки на самые неожиданные, рискованные проекты и интересуется такой областью науки как нанотехнологии. Он чуть ли не вломился к инвестору в офис и был таким напористым и отчаянным, что сумел его убедить. Фонд выделил D-Wave $7,1 млн.
От исследований к инжинирингу
“Это положило начало второму этапу развития компании в 2004 году, когда мы прошли путь от собирателя знаний до инжиниринговой компании. Наши первые продукты были созданы с использованием сверхпроводящих металлов, а не полупроводников.” (с) Горди Роуз
Миссия D-Wave изменилась. Компания больше не стремилась только собирать и исследовать информацию. Она приступила к созданию того, что ученые не могли сконструировать даже в лабораторных условиях – квантового компьютера. Роуз решил пойти нетрадиционным путем квантового отжига, то есть вместо того, чтобы создавать универсальный компьютер, работающий с массой данных, выбрал устройство, нацеленное на выполнение определенных задач: оптимизация процессов, машинное обучение и молекулярное моделирование и т.д.
Инвестиция Draper Fisher Jurvetson потянула за собой другие: Goldman Sachs, венчурное отделение ЦРУ In Q Tel, Джефф Безос. Проект заинтриговал множество ученых и инженеров из ведущих лабораторий: Массачусетского технологического, Калифорнийского технологического, Московского технологического, МГУ, Института Планка и многих других. Это позволило D-Wave привлечь лучшие умы и руки.
Следующие несколько лет компания провела в работе над созданием первого кубита, используя устройство, разработанное специалистами из MIT. В 2007-м D-Wave провела презентацию Orion мощностью 28 кубит в музее компьютерных наук, расположенном в Кремниевой Долине. Горди Роуз задал компьютеру несколько задач, включая решение судоку, с которым тот успешно справился. Но была одна загвоздка, вызвавшая волну критики и неприязни. Компьютер управлялся удаленно из Ванкувера и никому не позволили заглянуть в корпус. Поэтому многие не посчитали представление доказательством того, что компьютер действительно квантовый.
Роуз и его соратники продолжили работу и эксперименты с чипами. В 2011-м они представили 128-кубитный компьютер D-Wave One. Он был нацелен только на одну задачу – дискретную оптимизацию. На этот раз стартап ждал успех. Lockheed Martin, военно-промышленная корпорация, заключила с ним контракт на $10 млн на приобретение компьютера и его дальнейшее обслуживание.
В 2013-м Google совместно с NASA за $15 млн приобрели D-Wave Two мощностью 512 кубитов. Правда, договориться удалось не с первого раза, так как одним из условий покупателя было разрешение на установление множества критериев приемки – то есть набора шагов, которые описывают, как он может взаимодействовать с компьютером.
Это был в некоторой степени вызов, ведь отказ такого важного клиента нанесет огромный удар по репутации компании, продукцию которой очень часто ставят под сомнение и программисты и ученые. Чтобы доказать, что D-Wave Two работает гораздо быстрее обычного ПК, Роуз пошел на рискованный шаг. Он пригласил Кэтрин Макгиох, авторитетного ученого-компьютерщика, специалиста по эмпирической алгоритмике, провести тесты (с правом Google повторить их самостоятельно).
Отчет специалиста, опубликованный, в частности, в New York Times, показал, что по результатам одного теста квантовый компьютер работал в 3600 раз быстрее аналогичного GR, а в двух других – наравне. Тучи начали рассеиваться: магические “3600 раз” журналисты разнесли по всему миру. Сейчас компьютер работает в исследовательском центре Эймса, принадлежащем NASA.
В 2015-м D-Wave запустила D-Wave 2X, мощностью 1000 кубит, а в 2016-м 2000-кубитный 2000Q, который по утверждению создателей мог производить некоторые вычисления в 1000 раз быстрее, чем предыдущие модели, и в 2600 раз быстрее обычного ПК. Автомобильный концерн Volkswagen приобрел эту модель за $15 млн в 2017-м году для расчета формул автомобильных эмалей.
Эту модель также приобрел Google для Лаборатории квантового ИИ, Ассоциация космических исследований, а Министерство энергетики США и Национальная лаборатория Окридж получили к нему облачный доступ. В 2020-м компания приступила к продаже 5000-кубитной модели Advantage, предназначенной не для исследовательских, а для бизнес-целей. Это гибрид двух платформ: классической и квантовой. Владелец одной из таких моделей, канадский продуктовой ретейлер Save on Foods, заявил, что с его помощью сократил время по оптимизации своих торговых точек с 25 минут до 2-х.
8 августа 2022 года D-Wave вышла на рынок ценных бумаг на Нью-Йоркской фондовой бирже. Предварительно компания оценивалась в $1,6 млрд и эксперты считали, что ей удастся привлечь финансирование в размере $340 млн. Но цели достигнуты не были. В том же году Горди Роуз анонсировал Advantage 2, мощность которого 7000 кубитов, и предоставила специалистам облачный доступ к прототипу, чтобы ускорить разработку.
Критика и конкуренция
“Люди, которые были раздражены нашим успехом, были раздражены не по каким-либо техническим причинам. Они были раздражены, потому что видели в нас угрозу их дальнейшему финансированию. Мы пришли и сделали это дешевле, быстрее и качественнее, и это было сочтено оскорблением. Это оборудование чрезвычайно хорошо справляется с тем, что, вероятно, является сегодня самым важным вопросом в информатике: как заставить компьютеры вести себя как люди? ” (с) Горди Роуз
Есть ли у D-Wave конкуренты? Конечно. Это IBM и его Quantum Condor с 433 кубитами, представленный в 2023 году. Компания заявляет, что планирует выйти на рынок “в течение нескольких лет”. Лаборатория квантового искусственного интеллекта Google также активно занимается разработками и в 2018-м представила 72-кубитный процессор Bristlecone. Инвестициями и исследованиями занимаются Microsoft, Intel, Amazon, Яндекс, Alibaba, которые в 2022-м предоставили доступ к своим квантовым процессорам через облачные сервисы. Тем не менее, только D-Wave является компанией, впервые продавшей физический квантовый компьютер или то, что она заявляет как таковое.
Это самые главные обвинения, предъявляемые критиками компании – квантовые компьютеры невозможны и машины производства D-Wave просто “большие безумно дорогие холодильники”. Также скептики утверждают, что скорость работы процессоров над определенными задачами достигается исключительно из-за ПО специально написанного для конкретного компьютера с конкретной мощностью. По сути – кустарное производство. Отсутствие внятных публикаций в научных журналах и упор на рекламу и презентации также ставят D-Wave в вину.
Многие опасаются проблем, которые могут последовать, если использование квантовых компьютеров будет нарастать. Некоторые аналитики прогнозируют, что полноценный мощный квантовый процессор просто вскроет все криптографические ключи глобального интернета за короткий срок – примерно за год и современные способы шифрования данных перестанут иметь какой-либо смысл. Это серьезная угроза мировой безопасности. Произойдет ли это в ближайшем будущем?
Скорее всего, потребуется немало лет. Тем, кто занимается разработкой подобных технологий, не хватает специалистов и не хватает ключевых компонентов для их создания. Они не смогут заменить обычные ПК, которые останутся самым простым, доступным и экономичным решением насущных проблем как дома, так в учебе или бизнесе. Но все же, если когда-нибудь квантовые компьютеры раскроют весь свой потенциал мир, уже никогда не будет прежним.
Читайте также:
- Spotify – революционеры музыкальной индустрии
Спасибо за 👍👍👍 и подписку, заходите к нам ещё. А если вам нравится, что мы пишем – установите суперапп Gem Space, там еще много интересных каналов, которые ведут наши пользователи!
