Квантовая гонка: стремление к превосходству в вычислениях
Мир вступил в эпоху беспрецедентных научно-технических соревнований, где главным призом стало «квантовое превосходство» – способность квантовой машины решать специализированные задачи быстрее, чем даже самые мощные традиционные суперкомпьютеры. Почему этот рубеж сейчас стал столь актуальным и кто лидирует в этой битве технологий?
Что понимают под квантовым превосходством
Квантовое превосходство (quantum supremacy) — это момент, когда квантовый процессор выполняет вычисления, недоступные классическим компьютерам за разумное время. Впервые этот рубеж преодолела команда Google в 2019 году: их 53-кубитный чип Sycamore справился с задачей за несколько минут, тогда как традиционный суперкомпьютер потратил бы тысячи лет.
Основные игроки на поле битвы
- Китай. Исследователи из Университета науки и технологий Китая создали фотоно́нный квантовый процессор на 105 кубитов, продемонстрировавший преимущества в задачах выборочного семплирования.
- США. После успеха Google корпорации IBM и Microsoft представили собственные прототипы – чип Willow (IBM) и экспериментальный образец Majorana 1 (Microsoft), нацеленные на масштабирование числа кубитов и коррекцию ошибок.
- Европа и Великобритания. Стартапы вроде Oxford Ionics, финансируемые Национальным центром квантовых вычислений (NCQ), разрабатывают интегральные квантовые процессоры, способные конкурировать с решениями крупных техногигантов. Еврокомиссия и Минфин Великобритании объявили о совместных инвестициях свыше €2 млрд до 2030 года.
- Канада и Япония. В Торонто и Токио создаются новые лаборатории, где работают над «топологическими» кубитами – более стабильными элементами квантовой схемотехники.
Практическая ценность квантовых машин
- Искусственный интеллект. Квантовые алгоритмы могут радикально ускорить обучение глубоких нейросетей и анализ больших данных.
- Разработка лекарств и материалов. Моделирование взаимодействий на квантовом уровне открывает путь к созданию новых медикаментов и сплавов с заранее заданными свойствами.
- Квантовая криптография. С одной стороны, квантовые компьютеры способны взламывать современные криптосистемы; с другой – они же лежат в основе сверхзащищённых протоколов связи.
- Оптимизация и логистика. Квантовые методы способны решать NP-полные задачи (маршрутизация, планирование) в коммерческом масштабе, что трансформирует цепочки поставок и управление инфраструктурой.
Главные барьеры на пути
- Неточности кубитов. Высокая вероятность ошибок требует сложных схем коррекции.
- Масштабирование систем. Переход от десятков кубитов к тысячам при сохранении когерентности остаётся нерешённой задачей.
- Криогенные условия. Квантовые устройства требуют экстремально низких температур и дорогостоящего оборудования.
- Энергопотребление. Несмотря на обещанную скорость, сами установки могут потреблять значительные объёмы энергии.
Кем будет установлен новый рекорд?
Сегодня Китай и США идут «ни шатко, ни валко» друг за другом, но активность европейских и частных стартапов способна переломить расстановку сил. В ближайшие десять лет кто-то сделает решающий шаг к практичным многокубитным системам. Как только квантовые компьютеры выйдут из лабораторий в промышленность, начнётся новая волна инноваций во всех отраслях: от медицины до финансов и искусственного интеллекта.