Как первый полет братьев Райт. Что такое «квантовое превосходство», и почему об этом спорят

Пользователь VC.ru Alexey Shabunin разобрался, что такое квантовое превосходство и почему об этом поспорили Google и IBM. Публикуем его пост без сокращений.

В среду Google заявила о прорыве в создании квантового компьютера, охарактеризовав его как «квантовое превосходство». По заявлению компании, этот прорыв позволит создавать новые компьютеры, способные делать вычисления на недостижимых для сегодняшних технологий скоростях.

Над квантовым компьютером работают уже почти 13 лет. Google заявляет, что такое устройство способно выполнять задачи, с которыми не справляются нынешние машины: по сравнению с ним даже суперкомпьютеры кажутся игрушками.

Достижение заключается в том, что их компьютеру потребовалось чуть больше трех минут на вычисления, которые у обычного суперкомпьютера заняли бы 10 тысяч лет, утверждает компания.

Ученые сравнивают заявление Google с первым полетом братьев Райт, которое послужило доказательством: полеты реальны, хотя тогда было понятно, что потребуются годы на раскрытие потенциала технологии.

Однако другие исследователи не спешат с выводами: еще многое нужно сделать, чтобы квантовые компьютеры применялись за пределами лабораторий.

Еще более скептично настроена компания IBM. В своём блоге она заявила, что Google ошиблась на 150 млн процентов. По мнению специалистов IBM, ИТ-гигант спекулирует на теме «квантового хайпа», а математическая операция, приведенная в пример, заняла бы на современном компьютере всего два с половиной дня.

Кубиты и зачем они нужны

Квантовые компьютеры работают по совершенно другому принципу. Обычные компьютеры обрабатывают биты информации в двоичном коде, а квантовый оперирует кубитами. На уровне квантовой механики один кубит может содержать два значения сразу — 1 и 0, и они существуют одновременно.

Квантовые компьютеры выглядят не так, как обычные. Это большие цилиндры из металла с закрученными проводами, которые опущены в холодильные установки.

Такие монстры могут использоваться для разных задач, включая вычисления в области химии и физики, создания новых материалов. Еще одна область применения квантового компьютера — криптография и вопросы безопасности. Эти вопросы наиболее остро чувствуют финансовые организации, банки, что неудивительно: в последнее время только и гремят скандалы об утечках и взломах.

Недавно на прошедшем в «Сколково» форуме «Открытые инновации» Дмитрий Зауэрс, зампред правления «Газпромбанка», финансирующего работу Российского квантового центра (РКЦ), заявил, что люди, которые первыми построят квантовый компьютер, «будут владеть миром».

Возможности квантового компьютера позволят получить доступ к любой информации, поэтому пора задуматься о её защите с помощью релевантных технологий.

Россия, по оценке Зауэрса, пока отстает в вопросе «железа» на пять-десять лет, но у нее есть шанс наверстать и даже перегнать западных конкурентов в ПО, использующего логику квантовых вычислений.

В целом банки, по его мнению, смогут обеспечить квантовую защиту удаленных устройств, таких как банкоматы, уже через два-три года. Кроме того, «любая банковская организация может позволить себе защиту передачи ключей между ЦОД с применением технологий квантовой защиты», говорил зампред ГПБ.

По информации агентства ТАСС, «Газпромбанк» — один из первых и самых больших инвесторов Российского квантового центра, одного из ведущих разработчиков квантовых технологий в России, в том числе систем квантовых вычислений. По инициативе Зауэрса три года назад РКЦ и «Газпромбанк» совместно запустили первые квантовые сети в России.

Мнение IBM

Расчеты Google неверны, уверены в IBM: в условиях идеальной симуляции, на обычном компьютере математическая операция, приведенная компанией, заняла бы два с половиной дня с большей точностью.

«Квантовое превосходство» было предложено в качестве термина американским физиком-теоретиком Джоном Прескиллом в 2012 году. Он означает момент, когда квантовые компьютеры будут уметь делать вещи, на которые не способны обычные компьютеры.

Современные квантовые компьютеры этого не достигли, считают специалисты IBM.

«Концепция “квантового превосходства” предполагает наличие уникальных особенностей квантовых компьютеров, таких как квантовая запутанность и суперпозиция. Однако обычные компьютеры имеют такие ресурсы, как иерархия памяти и точные вычисления в “железе”, различные программы, а также обширная база знаний алгоритмов. И важно при сравнении учитывать все эти возможности», — говорится в публикации в блоге компании.

Тем не менее, как отмечает глава исследовательской лаборатории IBM Дарио Гил, квантовые технологии все же становятся ближе к реальности. К 2020 году они уже будут использоваться для коммерческого и научного спектра задач, считает он. Однако в будущем квантовые компьютеры будут работать «рука об руку» с обычными, считают в компании.