Кріс Валланс, Бі-бі-сі
Компанія Google представила новий квантовий комп’ютерний чіп, який, як вона стверджує, може за п’ять хвилин обрахувати рішення задачі, на яку найшвидший сучасний звичайний комп’ютер піде 10 септільйонів (10 з 24 нулями) років.
Новий чіп – остання розробка Google в області квантового комп’ютера, що використовує принципи фізики частинок для створення комп’ютера нового типу, “приголомшливо потужного”.
Google стверджує, що його новий квантовий чіп, який отримав назву Willow, створений із застосуванням останніх «проривних» досягнень у цій галузі та «прокладає шлях до корисного, великомасштабного квантового комп’ютера».
Експерти, однак, зазначають, що поки що Willow — це переважно експериментальний пристрій. До практичного використання квантових комп’ютерів у вирішенні реальних завдань ще багато років, і це вимагатиме величезних витрат.
Квантова загадка
Квантові комп’ютери працюють принципово інакше, ніж процесори у звичайному телефоні чи ноутбуці.
Квантові комп’ютери використовують явища квантової механіки (квантову суперпозицію та квантову заплутаність), що різко збільшує здатність обробляти та передавати дані. Вони оперують не бітами, здатними набувати значення 0 або 1, а кубитами (квантовими бітами), що мають значення одночасно і 0, і 1.
Передбачається, що згодом квантові комп’ютери значно прискорять обчислення, необхідні у багатьох галузях сучасної науки, наприклад, при створенні нових ліків.
Але, як зазначають фахівці, така висока продуктивність має і зворотний бік: за допомогою надпотужних комп’ютерів зловмисники зможуть легко зламувати системи шифрування, що застосовуються сьогодні в багатьох областях повсякденного життя, не кажучи вже про урядовий або військовий зв’язок.
“Квантовий апокаліпсис”. Що це таке і чому потрібно боятися нового покоління комп’ютерів
У лютому компанія Apple оголосила, що шифрування, яке захищає її месенджер iMessage, буде зроблено «квантово-стійким», щоб його не можна було зламати за допомогою квантових комп’ютерів майбутнього.
Хартмут Невен, голова лабораторії квантового ІІ Google, що створила Willow, сказав Бі-бі-сі, що новий чіп використовуватиметься в деяких практичних програмах, але подробиць не повідомив.
За його словами, чіп, здатний виконувати комерційні програми, з’явиться не раніше кінця цього десятиліття.
Спочатку він застосовуватиметься у моделюванні систем, у яких важливі квантові ефекти.
“Наприклад, це буде актуально при проектуванні реакторів ядерного синтезу, для розуміння роботи ліків та розробки фармацевтики, це буде актуально для розробки більш досконалих автомобільних акумуляторів та ще багатьох інших подібних завдань”, – сказав він.
Кругле – і зелене
За словами Невена, продуктивність Willow дозволяє вважати його “найкращим квантовим процесором, створеним на сьогоднішній день”.
Але професор Алан Вудворд, експерт з обчислювальної техніки з Університету Суррея, стверджує, що хоча квантові комп’ютери краще справлятимуться з цілою низкою завдань, ніж нинішні «класичні» комп’ютери, але не замінять їх.
На його думку, не слід перебільшувати значущість Willow, ґрунтуючись на результатах одного тесту.
“Потрібно бути обережним і не порівнювати кругле та зелене”, – сказав він в інтерв’ю Бі-бі-сі.
Для використання як зразок продуктивності Google вибрав спеціально створене для квантового комп’ютера завдання, і це не продемонструвало загальної переваги у швидкості обчислень у порівнянні зі звичайними комп’ютерами, зазначив Вудворд.
Проте, за його словами, Willow продемонстрував значний прогрес, зокрема у так званій корекції помилок.
Якщо говорити дуже спрощено, що більше в квантовому комп’ютері кубитів, то він продуктивніший. Однак через особливості технології квантові комп’ютери частіше припускаються помилок у порівнянні зі звичайними, «дискретними» процесорами. І кількість помилок зростає пропорційно числу кубітів у чіпі.
Фахівці Google стверджують, що їм вдалося змінити ситуацію та сконструювати новий чіп таким чином, щоб кількість помилок у всій системі знижувалась зі збільшенням кількості кубитів.
На думку Невена, це серйозний прорив, який дозволив вирішити ключову проблему, над якою інженери працювали майже 30 років.
Він провів паралель з літаком: «Якщо у вас літак з одним двигуном — це спрацює, але два двигуни безпечніше, а чотири двигуни – ще безпечніше ».
Помилки в обчисленнях – значна перешкода на шляху створення більш потужних квантових комп’ютерів, і, на думку професора Вудворда, Willow – це значний успіх у створенні практично застосовних квантових чіпів.
Але це станеться ще завтра. У самій компанії Google зазначають, що для створення практично корисних квантових комп’ютерів рівень помилок має бути набагато нижчим, ніж той, що демонструє Willow.
Willow створили на новому спеціально побудованому заводі Google у Каліфорнії.
Квантові обчислення вважаються перспективною галуззю сучасного комп’ютингу, і ця сфера активно розвивається та фінансується одразу у кількох країнах.
У Великій Британії нещодавно було відкрито Національний центр квантових обчислень (NQCC).
Його директор Майкл Катберт сказав Бі-бі-сі, що з обережністю ставиться до формулювань, які тільки підживлюють галас, і вважає, що Willow це швидше «віха, ніж прорив».
Проте це «безперечно, дуже вражаюча робота», вважає Катберт.
За його словами, згодом квантові комп’ютери допоможуть у вирішенні низки завдань, включаючи логістичні — наприклад, у розподілі вантажів на літаках чи маршрутизації сигналів телекомунікацій чи накопиченої енергії в електромережах.
У Великій Британії у сфері квантового комп’ютера працює вже 50 компаній, у яких зайнято 1300 осіб. Вони зуміли залучити інвестиції на суму 800 млн фунтів.
У п’ятницю дослідники з Оксфордського університету та Університету Осаки в Японії опублікували роботу, де продемонстрували дуже низький рівень помилок у кубитах з іонною пасткою.
Це інший підхід до створення квантового комп’ютера, здатного працювати за кімнатної температури, в той час як чіп Google досягає максимальної ефективності при наднизьких температурах.
Наукові результати, отримані Google під час розробки Willow, було опубліковано у журналі Nature.
BBC
