Квантовый компьютер существует и уже работает. Однако технология вычислений продолжает совершенствоваться. Какими задачами занимаются разработчики сейчас, какие трудности встречаются на их пути, и какие квантовые технологии ждут нас в ближайшем будущем?
Александр Борисенко Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник группы «Прецизионные квантовые измерения» Российского квантового центра и научный сотрудник лаборатории «Оптика сложных квантовых систем» Физического института им. П.Н. Лебедева РАН
Об этом сайту «Науки» рассказал один из создателей самого мощного квантового компьютера в России Александр Борисенко — кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник группы «Прецизионные квантовые измерения» Российского квантового центра и научный сотрудник лаборатории «Оптика сложных квантовых систем» Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.
Квантовое прошлое: почему квантовый компьютер еще не стал массовым?
Создание квантового компьютера — это непрерывный процесс. Разработчики всегда хотят большего, чем есть сейчас. Мы совершенствуем технологию год от года. За последние пять лет много чего произошло. Постепенно увеличивается количество кубитов (Кубит — это основная единица информации в квантовых компьютерах, а подробнее об устройстве квантового компьютера и основных понятиях квантовой физики мы рассказали в статье «Что такое квантовый компьютер и как он работает?» — прим.Ред.).
Разработчики борются не только за количество кубитов, но и за их качество: нам важен так называемый квантовый объем. И в плане качества тоже заметен прогресс — произошел рост достоверности вычислений.
Что еще произошло? Состоялась демонстрация квантового преимущества. На некоторых синтетических задачах было показано, что квантовый компьютер имеет большую мощность, то есть он может решить какую-то задачу быстрее, чем классический компьютер. Это достаточно большой шаг, который был сделан.
Еще в 2019 году компания Google придумала такую синтетическую задачу, которая решается на их компьютере за несколько минут, а для классического компьютера нужны тысячи лет. Правда, через некоторое время вышли другие игроки и сказали: «Мы придумали алгоритм, который с помощью классического компьютера решает эту задачу быстрее». Можно сказать, что между программистами квантовых и классических компьютеров идет своеобразная борьба. Разработчики предлагают задачи, которые наиболее эффективно решаются для конкретной системы.
Квантовый компьютер будущего — это вопрос пяти-десяти ближайших лет.
Видится, что это будут облачные онлайн-системы: часть вычислений отсылается на сервер, а на сервере задача распределяется частично на классическую систему, частично — на квантовую. Задача не выполняется целиком на квантовом вычислителе, потому что у каждой из этих систем — классической и квантовой — есть свои сильные и слабые стороны, и логично разбивать задачи на подзадачи.
Скорее всего, в процессе вычислений будут участвовать большие вычислительные центры, где есть обычная и квантовая системы, и между ними идет распределение задач и ведется параллельное вычисление на обоих системах. А дальше результаты объединяются и приходят пользователю на классический компьютер или, например, на телефон.
Собственно, в России уже есть облачная платформа, которая имеет подключение к нескольким квантовым компьютерам. На них научные группы выполняют свои задачи, которые им интересны. Но это возможно лишь тогда, когда у нас, у ученых, есть время выделить для научных сотрудников из других институтов слот для вычислений.
Чтобы сделать эту платформу более широко используемой, нужно сделать много квантовых компьютеров. Это позволит одновременно модифицировать и изучать на одних системах, а на других системах выполнять вычисления в режиме 24/7. К этому мы стремимся.
Как я уже упоминал, особый интерес представляют логические кубиты, защищенные от шумов. Наша цель — создать около тысячи таких кубитов, чтобы справляться с практически значимыми задачами. Когда мы достигнем этой цели, то сможем решать реально полезные задачи с использованием таких технологий. Это все пока впереди.
Что такое квантовый компьютер и как он работает?
Создан самый точный на сегодня кубит
Первый электронно-фотонный квантовый чип выпущен на заводе
В Европе запустили первый квантовый компьютер при комнатной температуре
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram