Квантовый пшик: станет ли новый компьютер IBM прорывом

Квантовые компьютеры могут изменить историю человечества. И Google утверждает, что это случится совсем скоро.

Автор: Константин Ценцура

Коротко:

— что такое квантовый компьютер и квантовое превосходство

— какой квантовый компьютер разработали в Google

— почему в IBM опровергают квантовое превосходство Google

Н едавно в Google заявили, что они разработали первый в мире квантовый компьютер, способный выполнять операции, которые не под силу любым классическим компьютерам. Проще говоря, руководство Google замахнулось на достижение квантового превосходства. Величайшие умы человечества гнались за этим превосходством последние 30 лет, ведь оно может кардинально изменить сферу информационных технологий и аппаратного обеспечения.

В IBM с возможным открытием не согласились, и сказали, что их компьютеры работают не хуже, чем новая квантовая машина от Google. В связи с этим, НВ разбиралось, кто вырывается вперед в гонке двух американских корпораций, и зачем вообще нужно квантовое превосходство вместе с квантовыми компьютерами.

Что сделали в Google?

Фото: Google

К омпания заявила о достижении квантового превосходства еще несколько недель назад, и сообщила, что их эксперимент «знаменует первое вычисление, которое может быть выполнено только на квантовом процессоре». На днях в журнале Nature появилась научная статья с названием «Квантовое превосходство, используя программируемый сверхпроводящий процессор», в которой детально объясняется достижение Google.

Вкратце, в материале говорится, что компания создала процессор Sycamore — первый программируемый квантовый процессор, который может достигать квантового состояния 53 кубитов (кубит — минимальная единица информации в квантовых компьютерах, которая может находиться в нескольких состояниях пространства-времени одновременно).

На практике квантовый компьютер Google Sycamore выполнил задачу, которая не под силу обычным компьютерам, где в качестве минимальной единицы информации используются биты, которые могут иметь только одно состояние — 0 или 1.

Этой задачей было «доказательство случайности чисел, которые созданы генератором случайных чисел». В статье Nature указано, что «цепи случайных чисел являются наиболее подходящими для эталонного тестирования (англ. — benchmarking), поскольку у них нет структуры». Согласно результатам исследования, Sycamore доказал случайность огромного количества случайно сгенерированных чисел всего за три минуты и 20 секунд.

«Sycamore нужно около 200 секунд для выборки одного экземпляра квантовой схемы миллион раз. Эквивалентная задача для современного классического суперкомпьютера займет около 10 тыс. лет. Это резкое увеличение скорости по сравнению со всеми известными классическими алгоритмами является экспериментальной реализацией квантового превосходства», — пишут авторы исследования.

В Google говорят, что их квантовый процессор состоит из 54 кубитов, связанных в форме прямоугольной решетки. Лишь один из этих кубитов не работает, и существует только для поддержания структуры чипа.

Фото: Google

Технически компьютер создали из алюминия, индия (очень мягкий металл) и кремния. Объединить эти материалы удалось благодаря эффекту Джозефсона — протекания сверхпроводящего тока через два сверхпроводника. Чтобы достичь квантового состояния кубитов, процессор охлаждают в специальном холодильнике до температуры, близкой к абсолютному нулю (20 милликельвинов), что примерно равняется минус 273 градусам Цельсия.

С помощью так называемых аттенюаторов — устройств, которые снижают интенсивность электромагнитных колебаний — и дополнительных фильтров суперохлажденный Sycamore подключен к обычной электронике, которая работает при комнатной температуре, и благодаря цифро-аналоговым преобразователям может считывать информацию из квантового компьютера.

Если в действительности все так, и в Google создали устройство, которое за мгновения решает сложнейшие задачи, — компания впервые в истории достигла квантового превосходства и сделала огромный шаг навстречу компьютерам нового поколения.

Все было бы хорошо, если бы конкуренты из IBM не опровергли эту информацию и не заявили, что их обычные компьютеры сейчас могут производить такие же вычисления.

Как отреагировали в IBM?

Фото: IBM

З а пару дней до публикации научного исследования о процессоре Google Sycamore в журнале Nature, на сайте IBM Research Blog появилась статья, в которой сотрудники отдела квантовых вычислений IBM раскритиковали новое изобретение своих конкурентов и написали, что заявления Google о достижении квантового превосходства не соответствуют действительности.

Четверо сотрудников IBM написали, что с учетом оптимизации оборудования и хранения информации не только в оперативной памяти устройства, но и на жестких дисках, их суперкомпьютер Summit сможет провести вычисления, которые провел Sycamore, всего за два с половиной дня, а не за 10 тыс. лет, как об этом заявили в Google.

«У нас есть достаточно доказательств того, что термин „квантовое превосходство“ неверно истолковывается и вызывает серьезную путаницу. Мы призываем людей с большей долей скептицизма рассматривать заявления о том, что впервые квантовый компьютер превзошел вычисления классических компьютеров из-за сложного характера сопоставления соответствующей метрики», — пишут представители IBM.

Конкуренты Google, которые также работают над эффективным квантовым компьютером, напомнили, что квантовые технологии должны оказывать положительное влияние на общество и реализовывать практические решения. Лишь в этом случае можно говорить о «превосходстве» подобных вычислительных систем.

Действительно, задача которую выполнил Sycamore за 200 секунд может быть чрезвычайно сложной и, допустим, даже непреодолимой для классических компьютеров. Но в Google упускают тот факт, что произведенные вычисления имеют лишь технический характер. В теории компьютер Google мог достичь квантового превосходства, поскольку Джон Прескилл, который предложил этот термин в 2012-м, не разделял превосходство квантовых компьютеров над обычными в решении практических или технических задач.

«Квантовые компьютеры не могут „превосходить“ классические только на базе одного лабораторного эксперимента, который был нужен, чтобы реализовать одну очень специфическую процедуру квантовой выборки вне практического применения. На самом деле, квантовые компьютеры никогда не будут „господствовать“ над классическими компьютерами, а призваны работать в тандеме с ними, поскольку у каждого типа компьютеров есть свои уникальные преимущества», — прокомментировал для НВ директор IBM Research Дарио Гил.

Эта цель, вне зависимости от текущих заявлений, пока не была достигнута

По его словам, квантовые технологии будут полезными, когда появятся квантовые вычислительные системы для надежного и воспроизводимого выполнения реальных квантовых алгори, — говорит Гил.

Точно так же представители IBM могли говорить о преодолении порога квантового превосходства ровно год назад: 19 октября 2018-го в журнале Science опубликовали исследование, авторами которого выступили сотрудники IBM и ученые из Университета Ватерлоо и Мюнхенского технического университета. В материале указано, что их квантовый компьютер решает сложную алгебраическую формулу, которую не могут решить классические компьютеры.

«Наша работа дает безусловное доказательство вычислительного квантового преимущества. Предложенный квантовый алгоритм является подходящим кандидатом для экспериментальной реализации в ближайшем будущем, так как для него нужны только квантовые цепи постоянной глубины в соединении на двумерной сетке кубитов (квантовых битов)», — писали авторы исследования.

Чтобы не путаться с настоящим и ненастоящим квантовым превосходством, за которым гоняются в Google и IBM, стоит рассмотреть суть и предназначение квантовых компьютеров несколько глубже.

Квантовый пшик: станет ли новый компьютер IBM прорывом

Российские специалисты уверены, что демонстрация первого квантового компьютера в Лас-Вегасе на выставке CES — важный шаг для индустрии, но не свидетельствует о революции в области квантовых вычислений. Главная причина предъявления новой технологии, которая, по данным IBM, уже законченный коммерческий продукт, — желание менеджеров компании закрепить за собой право называться первопроходцами в этой области. По сути, на выставке представлена только декларация возможности использования квантового компьютера, а не он сам. В России разработки в этой области ведет несколько научных групп. В том числе планируется создать микрочип, который позволит проводить сверхбыстрые расчеты.

Квантовое превосходство

Держава, создавшая первый работающий квантовый компьютер, обеспечит себе приоритет во многих областях. Квантовые компьютеры будут в миллионы раз мощнее нынешних для определенных типов задач. Они станут выдавать ответы на вопросы, которые потребовали бы тысячи лет вычислений для обычного компьютера. У людей появится возможность диагностировать рак на более ранних стадиях, делать более сложные автопилоты, моделировать молекулы ДНК, искать новые лекарства, создать совершенный искусственный интеллект, а также взломать любой код. Считается, что создание такого компьютера будет настоящим прорывом, возможно, главным в истории человечества.

Квантовый компьютер в России появится через три года

Ранее предполагалось, что на это потребуется пять лет

В Лас-Вегасе было продемонстрировано устройство, похожее на сложно устроенную люстру, установленное в трехметровом стеклянном кубе на фоне стены с логотипами IBM. Это вставка в криостат, не привезенный на выставку. На конце этой «люстры» маленькая квантовая ячейка (квантовый процессор). Понятно, что вставка, не присоединенная к криостату и при отсутствии соединений с персональными компьютерами, никак работать не может. Эта конструкция является лишь символом квантового компьютера, а не им самим.

Менеджеры компании IBM представляют возможность коммерческого использования квантового компьютера. Но пока он является по сути установкой megascience (такой как ускоритель, телескоп), доступ к которой может быть получен любым «покупателем» сверхбыстрых квантовых вычислений. Эту услугу в IBM предоставляли и раньше. На их сайте можно было произвести вычисления с помощью 5-, а потом 16-кубитного квантового компьютера.

Теперь можно будет получить такую услугу, оплатив доступ к 20-кубитному устройству. Но реальных задач этот компьютер решить пока не может, сервисом пользуются исключительно из научного интереса.

Тем не менее руководитель лаборатории квантовой информатики университета ИТМО Артур Глейм считает презентацию первого квантового коммерческого компьютера знаковым событием для индустрии.

— Это говорит о том, что коммерческие производители вычислительной техники в технологию поверили, а теперь ведут борьбу за рынок и практическую реализацию. И это знаково, так как мы дождались момента, когда технология перемещается из научных лабораторий в промышленность, а люди бизнеса вкладывают в нее огромные ресурсы, — полагает он.

Свой компьютер представители IBM называют «первой в мире интегрированной универсальной квантовой вычислительной системой, разработанной для научного и коммерческого применения». Квантовые машины в отличие от классических оперируют не битами, а кубитами, что позволяет достичь беспрецедентной производительности.

Компьютер IBM использует кубиты, которые «работают» на сверхпроводниках. Они требуют охлаждения до очень низких температур — для этого нужен большой (размером с комнату) криостат, который никак нельзя было привезти на выставку. Кроме того, к квантовому процессору должны быть присоединены персональные компьютеры. Сам по себе — без внешней управляющей периферии, построенной на классических машинах, — квантовый процессор работать не может. Кроме всего этого, квантовые состояния, в которых находятся кубиты, требуют особо бережного отношения и сильно зависимы от помех.

Неигровая приставка

Тем не менее многие специалисты считают, что через несколько лет квантовый процессор может стать «приставкой» (сопроцессором) для более быстрых вычислений к обычным компьютерам.

В России планируют создать квантовый компьютер за пять лет

Разработка 50-кубитной системы обойдется в 900 млн рублей

— Сейчас существует около 10 физических моделей, на основе которых разные лаборатории всего мира пытаются создать работающие кубиты, — объясняет научный руководитель Центра квантовых технологий физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Сергей Кулик. — Представленный IBM образец работает на сверхпроводниках. Подобные кубиты создают в НИТУ «МИСиС». А вот мы в МГУ ведем работу с кубитами на основе нейтральных атомов и фотонных чипов. Они не требуют охлаждения. В нашем случае коммерческий продукт будет представлять собой или сравнительно небольшую «приставку» или микрочип. Поэтому вполне возможно, что в течение десятилетия мы увидим очень значительно уменьшенную версию представленного первого образца квантового компьютера.

Что касается революции в области квантовых вычислений, о которой многие стали говорить в связи с демонстрацией первого работающего коммерческого образца, все эксперты сходятся во мнении о ее отсутствии.

По словам директора по исследовательским проектам НИУ ВШЭ Сергея Гарбука, говорить о прорыве можно тогда, когда будет доказано так называемое квантовое превосходство, то есть решена вычислительная задача, которая принципиально не может быть решена с помощью классических компьютеров.

— Представленный 20-кубитный компьютер не обеспечивает квантового превосходства и далеко не самый передовой на сегодняшний день. Еще в ноябре 2020 года было объявлено о создании учеными из Мэрилендского университета в Колледж-Парке 53-кубитного квантового компьютера на иттербиевых ионах, о создании 72-кубитного компьютера заявлял Google. То есть это далеко не топовое достижение, — подчеркнул Сергей Гарбук.

Кроме того, на этом компьютере невозможно пока решить ни одной прикладной задачи. С этой точки зрения, продажа коммерческого доступа к такому устройству пока выглядит весьма сомнительной.

Россия в квантовой гонке

В нашей стране квантовыми вычислениями занимаются две группы — одна из них базируется в НИТУ «МИСиС», другая — в МГУ им. М.В. Ломоносова. Российский квантовый центр и университет ИТМО занимаются только квантовой связью.

Ученые создали первую искусственную «жизнь» на квантовом компьютере

В НИТУ «МИСиС» пока преодолели проблему создания двух кубитов, работают над третьим. В МГУ есть уже 36 нейтральных атомов, а к концу года должно быть достигнуто несколько сотен атомов физических кубитов. Они относятся к логическому кубиту примерно как 1:10. То есть будет получено около 20 кубитов — это такой же результат, как и в представленном компьютере от IBM.

Что касается чипов на фотонах, пока получено порядка 10 кубитов. Они совпадают с логическими кубитами. Эти три направления развиваются в России параллельно.

Несмотря на имеющееся отставание, руководитель группы квантовых информационных технологий в Российском квантовом центре Алексей Федоров считает, что оно может быть преодолено в кратчайшие сроки. По его словам, в России имеется большой технологический задел. Однако не поставлена конкретная задача: например, создать такой компьютер и инфраструктуру, как у IBM. Если задача будет поставлена, то она будет решена за три-пять лет.

Что такое квантовые компьютеры и зачем они нужны?

К онцепт квантового компьютера принадлежит американскому лауреату Нобелевской премии по физике Ричарду Фейнману, который за несколько лет до своей смерти в 1988-м предположил, что квантовые компьютеры смогут объединить физические и химические свойства вещества и позволят гораздо быстрее масштабировать объем вычислений, производимый классическими компьютерами.

В поисках решения этой задачи последователи Фейнмана пришли к упомянутым выше кубитам — минимальным единицам информации, которые могут находиться в нескольких состояниях пространства-времени одновременно. Очевидно, концепт квантовых компьютеров переплетается с квантовой суперпозицией — нахождением атомов в нескольких состояниях одновременно за счет взаимодействия атомов и элементарных неделимых частиц — квантов — в определенный условиях.

Как мы уже писали, в классическом компьютере минимальные единицы информации — биты — могут иметь только два значения — 0 и 1, и даже самое сложное программное обеспечение в своей основе представляет лишь очень длинную последовательность из единиц и нулей.

Кубит, в свою очередь, поддерживает состояния обоих значений (0 и 1) одновременно, что позволяет обрабатывать гораздо большее количество информации и, в теории, выполнять невозможные для современных компьютеров задачи. В понятном нам сравнении, биты в клас­си­че­ском ком­пью­те­ре — это мо­не­та, которая может показывать или орла или решку. Кубиты — это монеты, которые постоянно вращаются и показывают и орла и решку одновременно.

Кроме этого, математическое преимущество кубитов перед битами в том, что при добавлении одной единицы они удваивают мощность всей микросхемы, а добавление одного бита к другому практически ничего не меняет и все равно требует колоссальных объемов информации и микросхем для решения сложных задач. Ранее эксперты подсчитали, что создание квантового компьютера мощностью в 300 кубитов будет соответствовать классическому компьютеру с количеством битов, равным количеству атомов во вселенной, — примерно 91-значное число.

Фото: Insider.pro

Рабочие квантовые компьютеры должны произвести революцию абсолютно во всех сферах жизни. Считается, что первой сферой их применения станет химия: создав алгоритм, который позволит анализировать невероятное количество разных веществ и их свойств, квантовый компьютер поможет ученым разработать самые прочные, легкие, безопасные и эффективные материалы.

Благодаря этому самолеты станут летать гораздо дальше и быстрее, электрокары можно будет заряжать раз в год, смартфоны превратятся в голограммы на глазных линзах, медики найдут лекарство от рака, ну а 400 с лишним депутатов заменит небольшая микросхема, которая будет отстаивать политические интересы всех граждан страны.

Правда, есть и негативные стороны такого изобретения: так называемый квантовый заговор предполагает, что первое правительство, в руки которого попадет рабочий квантовый компьютер сможет взломать существующие технологии шифрования и получить доступ ко всем электронным системам безопасности любого государства. Согласно документам, которые опубликовал бывший сотрудник ЦРУ Эдвард Сноуден, Национальное агентство безопасности США еще в 2013-м выделило около $80 млн на создание квантового компьютера, который сможет обойти большинство типов цифровой защиты.

На этом фоне вспоминается сотрудничество Google с Пентагоном, во время которого интернет-корпорация разрабатывала беспилотное боевое оружие для американской армии, а позже была вынуждена отказаться от этого проекта из-за протеста своих же сотрудников.

Похожее происходило и с IBM в начале нулевых, когда компанию обвиняли в содействии Гитлеру в период Холокоста. В то время американский журналист Эдвин Блэк издал книгу, в которой детально описывалась деятельность дочерней компании IBM — Watson Business Machines — во время оккупации Польши фашистскими войсками. Но это, как говорится, уже совсем другая история, которая станет основой для многих теорий заговора.

Почему квантовый компьютер никогда не заменит классический

Задачи, решения которых можно ускорить

Квантовый компьютер, говоря научным языком, использует технологии манипулирования квантовыми объектами для организации вычислительного процесса. Объекты могут быть разными: частицы света — фотоны, электроны, атомы, молекулы или специально созданные макроструктуры со свойствами, описываемыми в математической теории квантовой механики. Квантовые вычислительные технологии позволяют организовать взаимодействие с такими объектами в информационные логические единицы — кубиты.
Согласно математической теории квантовой механики, взаимодействие квантовых объектов создает промежуточные состояния, содержащие информацию обо всех возможных путях развития этих взаимодействий. Она находится и в кубитах. При правильной организации вычислительного процесса, а именно программирования, такие свойства позволяют ускорить получение решения по сравнению с самыми мощными классическими компьютерами.

Квантовый компьютер обладает важным преимуществом перед классическим — ускорением вычислений, подготовленных непосредственного для этого типа вычислительных устройств. Это относится прежде всего к процессам, которые описываются квантовой механикой, то есть взаимодействию квантовых объектов. Например, химические реакции являются квантовыми по своей природе. По прогнозам экспертов, моделирование на квантовых компьютерах открывает новые перспективы для развития химической отрасли, в частности при создании лекарств или новых материалов.

Важную роль в разработке новых лекарств играет изучение пространственной структуры белковых соединений. Так называемый фолдинг белка — когда цепочка аминокислот укладывается в трехмерную структуру и на ее поверхности остаются активные центры (рецепторы), которыми они присоединяются к живой клетке. Активность и свойства лекарственной молекулы определяется именно этими рецепторами. Расчет фолдинга на классическом компьютере осуществить сложно. Однако доказано, что фолдинг появляется в результате квантовых взаимодействий в цепочке аминокислот, поэтому на квантовом компьютере такой расчет может быть эффективен. Это открывает путь к созданию универсальных вакцин и пониманию механизма заболеваний.

Ускоренное решение логистических задач может оптимизировать потоки товаров для получения экономического эффекта. Здесь используются свойства квантовых вычислений для ускорения задач комбинаторного характера. Одним из наиболее известных примеров такой задачи является задача коммивояжера по нахождению оптимального пути агента с посещением заданного числа заказчиков или пунктов при разумных затратах, например, времени. Это так называемая трансвычислительная задача. Было доказано, что при 66 пунктах для посещения точное ее решение методом перебора всех возможных путей займет миллиарды лет даже у самого высокопроизводительного классического компьютера. Предполагается, что совершенный квантовый компьютер сможет решать эту задачу для сотен и тысяч пунктов за вполне разумное время: от нескольких секунд до нескольких часов.

Традиционные методы вычислений не исчезнут с появлением реально работающих квантовых компьютеров, поскольку те лишь расширят возможности по моделированию и управлению для задач, решения которых можно ускорить. Таким образом повышается эффективность планирования, моделирования и управления бизнесом, различными системами и научными разработками.

Специальные свойства взаимодействующих квантовых объектов используются для алгоритмов криптоанализа. Интерес к квантовым компьютерам подогревается опасением, что методы шифрования, использующиеся уже многие годы, могут быть взломаны, а накопленные данные прочитаны без авторизации.

В настоящий момент в мире есть около 10 различных моделей квантовых устройств — по несколько десятков квантовых объектов каждый. Это всё экспериментальные модели на различной стадии разработки, пока ни одна из них не позволяет решать практические задачи.

Старший вице-президент по инновациям фонда «Сколково» Кирилл Каем считает, что за квантовыми технологиями большое будущее. Не зря развитые страны и ИТ-гиганты инвестируют десятки миллиардов долларов в их развитие. Среди стран лидируют США, Китай, Япония и Германия, а среди корпораций — IBM, Google и Microsoft. Инвестиции со стороны России менее значительны, равно как и достижения.

«Пока мы выступаем в роли догоняющих, — рассказывает топ-менеджер. — В то же время у нас огромный потенциал, прежде всего это люди: физики, инженеры и ИТ-разработчики, которые демонстрируют существенные преимущества на глобальной сцене. Это подтверждают победы наших программистов на международных олимпиадах и высшие ступени разработчиков алгоритмов в мировых рейтингах. Бюджет в 24 млрд рублей на реализацию дорожной карты “Квантовые вычисления”, держателем которой выступает ГК Росатом, не мал, хоть и не сравнится с бюджетами программ США и Китая. К тому же в России функционирует целый ряд центров компетенций в области квантовых технологий, включая Лабораторию квантовой обработки информации Сколтеха, Центр квантовых технологий МГУ имени М. В. Ломоносова и Российский квантовый центр (РКЦ). Квантовые технологии, включая квантовые вычисления, входят в список приоритетных сквозных технологий Национальной технологической инициативы (НТИ). То есть приоритет квантовой повестки на государственном уровне достаточно высокий. Предполагается, что к 2024 году на базе ГК Росатом и других участников программы будет создан российский квантовый компьютер, способный решать задачи из производственной практики».

Квантовое превосходство и развитие технологий в России

Пока что главным препятствием для стабильной работы квантовых компьютеров является высокий уровень шумов, не позволяющий поддерживать нужное состояние квантовых объектов достаточно долго для работы практических алгоритмов.

Разработки алгоритмов для квантовых компьютеров идут одновременно с технологическими исследованиями в ожидании момента, когда их можно будет применить в «железе». В частности, активно идет разработка алгоритмов, которые можно применить на «квантовых системах промежуточного масштабирования» (это те самые экспериментальные модели)

Большинство физических устройств находится в США, где и происходит жесткая конкуренция между ИТ-концернами.

Осенью 2020 года Google заявил о своей технологической победе — достижении квантового превосходства на новом процессоре Sycamore. Квантовый компьютер на основе сверхпроводящих кубитов продемонстрировал быстродействие и решил задачу, с который самый мощный суперкомпьютер справится только за 10 тыс. лет.

ИТ-гигант IBM, обладающий на данным момент самым мощным суперкомпьютером IBM Summit (скорость вычислений 200 петафлопсов, емкость дискового пространства 250 петабайтов), поспешил достижение оспорить. Для практиков их спор мало что значит, поскольку квантовое превосходство определяется способностью квантового компьютера решить искусственно созданную задачу быстрее, чем это может сделать самый быстрый классический компьютер. То есть классическому компьютеру предложили промоделировать квантовый, и выяснилось, что он на это не способен.

«Квантовый компьютер — нишевой продукт, заменить классический он никогда не сможет. Но в перспективе будет востребован в тех сферах, где нужен большой объем вычислений. К таким задачам относится, например, моделирование физических процессов в сложных квантовых системах. Кроме того, логистика, размещение в пространстве, генетика, молекулярное моделирование, ускорение поиска глобального оптимума при анализе рынка. Для многих из этих задач есть попытка делать квантовые алгоритмы», — объясняет руководитель направления квантовых вычислений Центра квантовых технологий МГУ имени М. В. Ломоносова, кандидат физико-математических наук Станислав Страупе.

Доступ к некоторым устройствам возможен в облаке. Площадка IBM Quantumexperience дает доступ как к симуляторам квантовых вычислений, работающих на классическом компьютере, так и к самим квантовым вычислителям, на которых можно проверить свои алгоритмы. Для этого только нужно зарегистрироваться на сайте концерна.

В России такого облачного сервиса пока нет, но в рамках реализации дорожной карты «Квантовые технологии», проектный офис которой возглавляет генеральный директор Российского квантового центра (РКЦ) Руслан Юнусов, через 3-4 года могут появиться и квантовый компьютер, и облачный сервис на его основе.

На данный момент серьезным недостатком квантового компьютера является его цена. И сами машины, и их эксплуатация стоят огромных денег. Достаточно сказать, что большую часть объема устройства занимает система охлаждения, позволяющая опустить температуру до 1/10 градуса выше абсолютного нуля, это холоднее, чем в космосе. Сами устройства уникальны, и над их технической разработкой и изготовлением трудятся большие коллективы ученых.​

Однако разработка квантовых алгоритмов использует большей частью персональный компьютер и поэтому не отличается от другой подобной деятельности.

«Между классическими и квантовыми алгоритмами есть разница, нельзя просто перенести методы их создания с “классики” на кванты, — считает директор департамента развития технологических конкурсов и инициатив фонда “Сколково”, член Управляющего комитета технологических конкурсов UpGreat Вячеслав Гершов. — Это нужно уметь, и разработчики, владеющие навыками создания программ для квантовых компьютеров, получат конкурентное преимущество по мере развития “железа”. Но научиться создавать и кодить квантовые алгоритмы не rocket science, это можно уметь без погружения в квантовую физику».

Существует специальный компилятор/отладчик, позволяющий переложить код, написанный на абстрактном языке программирования, на конкретную машину. Понимание принципов работы и ограничений физического устройства поможет делать эту работу, но не является строго необходимым. Большинство систем используют в качестве языка высокого уровня Python и ему подобные, поэтому порог вхождения не так высок, как кажется. Институтам развития необходимо сосредоточиться на поддержке и стимулировании действующих ИТ-разработчиков — не только академических ученых, но и практикующих специалистов — в их стремлении осваивать технологии квантовых вычислений и продвигаться к созданию коммерчески успешных продуктов для решения конкретных практических задач. Это касается и стандартных практик государственной поддержки инноваций, и новых форм, как то: технологические конкурсы, нацеленные на преодоление глобальных технологических барьеров в данной области, для профессионалов или хакатоны для студентов и молодых специалистов.

«А вузам при подготовке ИТ-разработчиков уже сейчас необходимо учить их основным принципам работы квантовых компьютеров и создания программного обеспечения, чтобы получить быстродействие в целом спектре сложных трансвычислительных задач, обработке больших данных, предиктивной аналитике, моделировании квантовых систем и процессов и так далее. Тогда в будущем появится возможность для следующего большого шага — рождения квантового искусственного интеллекта, то есть искусственного интеллекта, мощным двигателем которого выступит квантовый вычислитель», — заключает Вячеслав Гершов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий