На II международном симпозиуме "Создавая будущее" 7 октября расскажут о печати биологических органов, квантовых компьютерах, космических достижениях и, стоящим над всем этим, искусственном интеллекте.
Международный симпозиум "Создавая будущее", который состоится в Москве 7 октября, планирует осветить уже работающие современные технологии, а также озвучить выбранные направления на следующие 25 лет.
Внедрение новых технологий затронуло все области человеческой жизни от общественно-городской до космической отрасли. Лично мне больше приглянулась тема технологий, чем общество и проблемы глобального сотрудничества. В рамках выбранной темы будут рассмотрены уже работающие в нашей стране квантовые компьютеры; невидимые, сверхпрочные и самовосстанавливающиеся материалы; биотехнологии, позволяющие редактировать цепочки ДНК и печатать человеческие органы; а также планы и проекты космической промышленности, которые должны быть реализованы до 2050 года.
Квантовые компьютеры.
Так получилось, но прошлая моя профессиональная деятельность была связана с наукой о шифрах - криптографией. Поэтому, создаваемые квантовые компьютеры, превосходящие в десятки раз по скорости вычисления обычные, не дают мне покоя с момента их изобретения.
Наибольшее беспокойство у меня вызывает стойкость системы шифрования, используемая во всех финансовых организациях, преимущественно в Банках. Потому что именно в Банках для защиты данных используют так называемую систему шифрования с открытым ключом RSA. Не вдаваясь в подробности, построена эта система по принципу шифрования за счёт возведения одного выбранного натурального числа в определённую степень (другое число). Натуральное число, которое надо возводить в степень, держится в секрете обеими сторонами, передающими друг другу информацию. А степень, в которую надо возводить это число и, условно "получать ключ для расшифровки", передаётся в открытом виде между сторонами. Поэтому систему и назвали - системой с открытым ключом.
Опасность применения квантовых компьютеров в том, что они за считанные секунды или миллисекунды способны, перебрав кучу натуральных чисел и возводя их в известную степень, вскрыть всю зашифрованную переписку между финансовыми организациями.
К сожалению, я не физик, а потому далёк от понимания квантовой механики и квантовой физики. Но интерес разобраться в том, что же такое квантовый компьютер, заставил меня отправится на Международный атомный форум - WAW. На этом форуме госкорпорация "Росатом" демонстрировала макет своего квантового компьютера.
Квантовые компьютеры Росатома.
К счастью, на форуме мне удалось пообщаться с научными руководителями научного исследовательского центра Росатома и смежных с госкорпорацией организаций.
Квантовый компьютер отличается от обычного тем, что его единица измерения (его бит информации) может принимать сразу два значения. Правильнее было бы сказать - находится в двух состояниях. Если объяснять совсем на пальцах, как это сделали для моего понимания специалисты-разработчики, в обычном компьютере бит - это всегда или 0, или 1. Положительный заряд частицы жёсткого диска - 0, отрицательный -1. А в квантовом компьютере эта частица принимает одновременно значение и 0, и 1. Такую частицу назвали кубит.
Как это получилось?
Специалисты-разработчики при создании кубита использовали два атома - один находится в одном состоянии, другой - в противоположном. Чтобы полученный кубит не попал под воздействие электрического, магнитного или смеси этих двух полей, а также не подвергался изменениям от перепада температуры и условий окружающей среды, он должен содержаться при абсолютном нуле.
В школе мне рассказывали, что абсолютный ноль - это 0°К (Кельвин) или -273°С. Именно при такой температуре работает квантовый компьютер. Новая модель квантового компьютера от Росатома, содержащая 50 кубитов и созданная в прошлом 2024 году, способна стабильно работать при 6°К или -267°С.
Нужен такой компьютер для молниеносных экспоненциальных вычислений или факториальных вычислений. Эти вычисления используются в математике (криптографии), физике, экономике, статистике, биологии и других областях.
Но то, как единица информации может принимать одновременно сразу два значения всё ещё было для меня загадкой. Тогда мой собеседник постарался ещё более просто объяснить мне принцип работы кубита - "на кошечках".
Кот Шрёдингера или монетка в воздухе.
Берём кота и помещаем его в непрозрачную коробку на неопределённое время. Пока коробка закрыта нам не понятно - кот жив или нет. Таким образом, в данный момент времени кот как бы находится в двух состояниях живом и неживом одновременно. Этот пример описывает принцип кубита. Пока измерения не остановишь - не посмотришь в коробку, ты не узнаешь результат.
На мой взгляд, это не совсем точное объяснение. Мне наиболее понятна работа кубита из примера с монеткой. Лежащая на столе монетка всегда принимает одно из двух своих состояний. Мы видим или "орла", или "решку". Это принцип работы обычного компьютера, точнее обычного бита информации. Но когда мы подбрасываем монетку в воздух и она начинает вращаться - это уже кубит. Пока монетка вращается - она находится в двух состояниях сразу - орёл/решка. Для того, чтобы понять в каком именно состоянии она находится - надо остановить опыт. Это состояние кубита называют суперпозицией.
Лично мне, привыкшему иметь дело со вполне определёнными числами, состояние суперпозиции представляется чем-то абстрактным, как и функциональный анализ, который я когда-то изучал и где мы строили уже не трёхмерные пространства, а N-мерные, где N-натуральное число, большее 3.
Подводя итог нашей беседы, специалист отметил, что точность вычислений на квантовых компьютерах носит вероятностный характер. Простым языком - полученный результат будет точным не на все 100%.
Итог.
Покидая выставку, я уходил с чувством лёгкой недосказанности. По крайней мере я разобрался с тем, что такое кубит и понял при каких условиях может работать квантовый компьютер, а именно -273°С. Такие условия работы возможно обеспечить только в лабораторных условиях или в космосе. Последний вывод привёл меня к теме симпозиума "Космос-2050". Именно на этой площадке будут обсуждаться вопросы создания в космическом пространстве глобальной информационной сети.
Возвращаясь к квантовым компьютерам. Дома такой точно не поставишь, да и не создан он для решения задач обычного ПК. А значит, квантовый компьютер пока не готов заменить обычный.
Дорогой читатель, если Вы лучше разбираетесь в теме квантовой механики, прошу Вас дополнить эту публикацию в комментариях. Возможно, Вы укажите мне на мои ошибки или недочёты, отчего я буду Вам очень признателен.