Что будет, если получится ускорить вычислительные процессы в компьютерах в тысячи и миллионы раз? Простор для фантазии здесь огромен.
Станет возможным моделирование реальных физических систем в реальном времени. Можно будет смоделировать поведение молекул, их взаимодействие, что откроет настоящее Эльдорадо: открытие и создание новых лекарств, синтетических материалов, скорее всего удастся понять причины и найти методы лечения неизлечимых заболеваний, возможно бороться даже со старостью.
Станет гораздо проще искать и находить полезные ископаемые. Решать сложные логистические задачи.
Возможна будет навигация без использования спутников — быстродействующая модель, ориентируясь на данные инерционных датчиков и видеокамер определит местоположение практически безошибочно. И так далее и тому подобное.
Это, конечно, был только полет фантазии. Обычные компьютеры пришли уже практически к своему физическому пределу. Теоретически увеличение числа транзисторов на единицу площади (или объема, при создании многослойных архитектур) все еще возможно, но требует решения многих технических проблем (часть из которых уже попадает в поле законов квантовой механики). Кроме того, изменение техпроцессов требует таких серьезных капиталовложений, что встает главный вопрос — об экономической целесообразности этого. Повышение мощности «обычных» вычислительных систем все еще возможно, но такое радикальное, как упомянутое выше — вряд ли.
Но это относится к компьютерам, принцип вычисления в которых построен на двоичной системе, да-нет, 0 или 1. Чтобы описать сложные математические задачи таких ноликов и единиц, битов, должно быть великое множество, и переключаться между состояниями они должны очень быстро. Все это накладывает ограничения на их быстродействие.
Другое дело квантовые биты — кубиты. Они могут находиться в суперпозиции, прямо как женщины: то есть вообще-то да, но и немножечко нет)))) Или, наоборот. Благодаря этому свойству, в кубит влазит значительно больше информации. Например, 4 кубита могут представить сразу (ключевое слово) все 16 состояний «да» и «нет». Тут я вообще-то на очень тонком льду, и хочется сказать прямо как капитан Смоллетт в мультике «Остров сокровищ»: «Я такой же осел как и вы, сэр!». Но принцип понятен: то, на что обычному компьютеру потребуется перебор множества комбинаций, группа кубитов способна предоставить сразу.
Кроме того, квантовые системы могут пребывать в «запутанном» состоянии. Тоже наводит на аналогии. Так что лучше говорить «перепутанном». То есть, например, состояние двух предварительно перепутанных атомов рубидия, используемых в некоторых квантовых системах, будет зависеть от «партнера». Это позволяет проводить вычисления параллельно, причем, в теории, в неограниченных объемах.
Из вышесказанного понятно, почему интерес к теме квантовых вычислений довольно велик. И, если еще десятилетие назад, разговоры на эту тему походили больше на отрывки из научно (и не очень научно) - фантастического романа, то сегодня, похоже, человечество действительно стоит на пороге чего-то совершенно нового, принципиально отличающегося от всего, что мы знаем. В тематику квантовых вычислений сегодня вкладываются миллиарды долларов, в отрасли уже насчитываются десятки тысяч специалистов. Существуют государственные и негосударственные программы квантовых исследований в США, Китае, ЕС, России. Оно и понятно: тут кто первым встал, того и тапки. Кто первым получит технологию, тот — белый человек, остальные — примитивные папуасы. То есть исследования вышли уже на инженерную стадию. То и дело та или иная компания или исследовательская группа объявляет о достижении «квантового преимущества» - т. е. решении какой-то задачи с помощью квантовых технологий значительно быстрее чем на обычном «двоичном» компьютере. К сожалению, пока что эти сообщения «с изюминкой» - задачи решаются не практические, а составленные специально по такому случаю.
Поэтому очень сложно сейчас оценивать ближайшие перспективы технологии. С одной стороны, технология выходит уже в инженерную область — решаются задачи по улучшению качества лазеров, микроволновых излучателей и другой техники, а решение таких задач обычно занимает не так много времени у человечества. Тем более решение этой задачи сулит, без преувеличения, технологическое Эльдорадо.
С другой стороны — жаренный петух пока не клюнул, большинство насущных вычислительных задач человечества решается вполне успешно в двоичных системах. Вложения же в квантовую пока ощутимую отдачу не дали. Современная экономика живет по принципу - лучше синица в руке, чем журавль в небе. Именно поэтому, кстати, я думаю что планы Маска о полетах к Марсу — не более чем хороший маркетинговый трюк.
К тому же ближайшей насущной задачей, которую могли бы решить квантовые компьютеры является факторизация больших чисел. Иначе говоря — взлом любых доступных сегодня методов шифрования. Те задачи по расшифровке, которые самый мощный современный компьютерный кластер будет решать сотни тысяч лет займут в квантовом исполнении минуты. Это моментально обрушит ту аферу, которая затеяна в последнее десятилетие с “криптовалютами" и обесценит кошельки на миллиарды разных «коинов». Время для чего, видимо, еще не пришло.
Это, кстати, наверное, хорошая примета близости реализации практического применения квантовых технологий. Как только появятся хоть какие-то реальные результаты, хоть в самых секретных лабораториях — умные люди начнут сливать криптовалюту.
Ну и еще одно соображение. Я не очень-то верю в истерики по поводу опасности искусственного интеллекта на базе обычных компьютеров. Все это — лишь «обманка», программа, которая действует по заранее обусловленному алгоритму и не предполагает разумности. Вообще детерминированные процессы не предполагают «свободу воли» и именно поэтому вопрос о нашем собственном самосознании остается открытым. А вот квантовая механика с её неопределенностью оставляет-таки окошко для этого. Т.е. ИИ, использующий квантовые процессы, вполне возможно будет разумнее, чем мы можем предположить.
В общем, подытоживая соображения коротенькой статьи: квантовые вычисления, безусловно имеют будущее и перевернут нашу жизнь самым радикальным, пока невообразимым образом. Но когда это произойдет - вопрос. Некоторые специалисты оценивают этот срок в 5-10 лет, пессимисты — в 30-40. но, вполне вероятно, даже наверняка,Н первые результаты «квантовой революции» увидят уже живущие поколения.
#квантовый компьютер #компьютеры #вычисления #биткоины #искуственный интеллект #квантовая революция