5 минути вместо 10 септилиона години: чипът Willow на Google официално „разби“ концепцията за време

Докато светът обсъжда следващите приложения на изкуствения интелект, в сянка се разгръща много по-фундаментална надпревара – за създаване на квантови компютри в промишлен мащаб. По важност тя вече се сравнява с ядрените проекти от 20-и век или със състезанието за първия полет на човек в космоса.Този, който пръв създаде наистина полезен квантов компютър, ще получи не само технологично предимство, но и лост за влияние върху цялата икономика и наука на 21-и век.

Квантовите компютри обещават да решат проблеми, които днес се смятат за почти невъзможни.

Това, което на най-мощните класически суперкомпютри би отнело десетки години, квантовата машина ще може да направи за минути. Но засега това бъдеще само се очертава: технологията все още е много млада и учените все още спорят как точно да изградят надеждни квантови системи.

В центъра на тази надпревара е кюбитът – основният градивен елемент на квантовия компютър. За разлика от обикновения бит, който във всеки един момент може да бъде или нула, или единица, кюбитът може да се намира в състояние на суперпозиция. Казано по-просто, той може да представя много стойности едновременно, което дава рязък скок в изчислителната мощ. Именно поради това нарастването на възможностите на квантовите компютри е експоненциално.

В момента една от най-обещаващите стъпки в тази посока е квантовият процесор Willow, представен от Google.

Въпреки че разполага само със 105 кюбита, Willow успя да премине един от най-трудните тестове за квантови системи (бенчмарк на случайни квантови схеми) само за 5 минути. За сравнение, Google изчислява, че на най-бързия класически суперкомпютър, Frontier биха били необходими 10 септилиона години – число с 24 нули.

Силата на Willow не е само в скоростта. Основният проблем на квантовите изчисления са грешките, които се натрупват при извършване на операциите. Всяка квантова система е много чувствителна към шумове и външни въздействия. Willow показа, че може да коригира собствените си грешки с всеки нов цикъл на изчисление, като постепенно подобрява резултата. Това е важна стъпка към изграждането на по-големи машини, които могат да извършват трилиони операции, без изчисленията да се разпаднат по средата.

Такива компютри едва ли някога ще се окажат на бюрото или в джобовете ни. Тяхното предназначение е съвсем различно. Квантовите компютри се разглеждат като инструмент за намиране на нови лекарства, моделиране на сложни химични реакции, разработване на безвъглеродни енергийни източници, оптимизиране на хранителните системи и дори за по-точно разбиране на климатичните процеси.

Тази монета обаче има и обратна страна. Квантовите компютри имат потенциала да разбият съвременните криптографски алгоритми, които пазят банковите системи, държавните тайни и блокчейн технологиите като биткойн. Ако тези системи не бъдат адаптирани предварително, квантовият пробив може буквално да обезсили традиционните представи за цифрова сигурност.

Надпреварата за квантово превъзходство е не само между компаниите, но и между държавите.

В САЩ десетки стартъпи и лаборатории търсят своите решения, като се конкурират помежду си. Китай залага на централизиран подход: най-добрите специалисти и огромни ресурси са обединени в рамките на национална стратегия, чийто размер на финансиране според експертите надхвърля инвестициите на други държави.

Квантовите лаборатории днес приличат повече на сцени от научната фантастика. В съоръженията няма конвенционални монитори или клавиатури, но стотици кабели влизат в криостатите с течен хелий, където температурата е близка до абсолютната нула. Именно при такива условия квантовите ефекти стават контролируеми.

Ръководителят на отдела за квантов изкуствен интелект в Google Хартмут Невен дори признава, макар и шега, че квантовите компютри сякаш черпят изчислителна мощ от паралелни светове. Без значение как звучи тази идея, реалността остава същата: страната или компанията, която първа направи квантовите компютри наистина приложими, ще получи огромно предимство. И именно тази невидима надпревара може да определи до голяма степен кой ще определя правилата в света на технологиите през следващите десетилетия.