Исследователи из Google сообщили о значительном прорыве в разработке квантовых компьютеров, однако их достижения вызывают как надежды, так и опасения. Что стоит за этой амбициозной технологией?
Кубиты: основа квантовых вычислений
Классический компьютер оперирует битами — единицами информации, принимающими значение "0" или "1". Квантовые компьютеры используют кубиты, которые, благодаря явлению суперпозиции, могут одновременно быть и "0", и "1". Это позволяет им выполнять вычисления с невероятной скоростью, недоступной традиционным компьютерам.Однако у квантовых технологий есть серьезная проблема. Кубиты чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям и быстро теряют свои свойства, что приводит к ошибкам. Даже в современных системах происходит одна ошибка на тысячу операций, тогда как для реального применения требуется значительно более высокий уровень точности.Теоретически снижение количества ошибок возможно благодаря технологии квантовой коррекции, предполагающей распределение одного логического кубита между несколькими физическими. Однако достичь стабильной работы таких систем было чрезвычайно сложно — до недавнего времени.
Прорыв Google: квантовый чип Willow
Команда Google Quantum AI под руководством Майкла Ньюмана и Кевина Сатцингера представила квантовый чип Willow, который демонстрирует экспоненциальное снижение количества ошибок при увеличении количества кубитов.
Исследователи создали решетки из физических кубитов, образующих логический кубит. Чем больше элементов в решетке, тем стабильнее система. По данным Google, при увеличении решетки с 3×3 до 7×7 кубитов частота ошибок снижается в два раза.
Впечатляющим достижением стало решение квантовым чипом задачи, на которую классический суперкомпьютер затратил бы десятки септиллионов лет. Это превосходит возраст Вселенной, составляющий 13,8 миллиарда лет.
Назвав производительность Willow "поразительной", руководитель и основатель команды Google Quantum по искусственному интеллекту, физик Хартмут Невен сказал, что результат с высокой скоростью "подтверждает идею о том, что квантовые вычисления происходят во многих параллельных вселенных".
Результаты опубликованы в препринте Nature, однако статья еще не прошла научную рецензию.
Возможности квантовых технологий
Квантовые компьютеры открывают широкие перспективы. Они способны моделировать молекулярные структуры, ускоряя разработку новых лекарств, материалов и технологий хранения энергии. Также они находят применение в оптимизации логистики, управлении ресурсами и финансовом планировании.
"Квантовые системы позволят решать задачи, которые раньше казались невозможными. Например, создавать сверхпроводниковые батареи или оптимизировать маршруты транспорта за считанные секунды", — объясняет IT-эксперт Филипп Щербанич.
Опасности квантового прогресса
С развитием квантовых технологий растет и беспокойство. Как и любая мощная технология, они могут быть использованы в военных целях: от улучшения разведки до создания новых видов оружия. Уже сегодня ученые демонстрируют возможность взлома современных систем шифрования с помощью квантовых алгоритмов, ставя под угрозу банковскую сферу, мессенджеры, криптовалюты и другие области, зависящие от криптографии.
"Квантовые компьютеры угрожают привычным алгоритмам безопасности, что вызывает тревогу у специалистов в области защиты данных", — отмечает Щербанич.
Мировая гонка квантовых технологий
США занимают лидирующие позиции в области квантовых разработок. Помимо Google, в гонке участвуют IBM с 1000-кубитным чипом и Rigetti, планирующая достигнуть мощности в 100 кубитов к 2025 году.
Другие страны тоже стремятся не отставать. В России создан 50-кубитный ионный квантовый компьютер, а к 2030 году планируется запуск 100-кубитной машины. Китай представил 504-кубитный чип Xiaohong, демонстрируя амбициозные намерения.
Скепсис и маркетинг
Несмотря на громкие заявления, многие эксперты относятся к успехам Google с осторожностью.
"Это больше похоже на маркетинговую стратегию, чем на реальное достижение", — считает блокчейн-инженер Джеффри Шольц. Он указывает на множество допущений в исследовании и сомневается, что компания действительно достигла квантового превосходства.
Квантовое будущее: ступень на пути к прогрессу
Даже настроенные оптимистично эксперты признают: до реального применения квантовых технологий еще далеко.
"Это важный шаг вперед, но говорить о коренных изменениях в ближайшем будущем пока рано", — подчеркивает Щербанич. Он сравнивает открытие с первым полетом братьев Райт, отмечая, что массовое использование квантовых компьютеров пока остается делом отдаленного будущего.
Технологии развиваются стремительно, но вопрос их влияния на общество остается открытым. Пока достижения Google вдохновляют на размышления о том, какой станет новая эра вычислительных систем.
