IT-аналитик Щербанич: квантовые технологии уже сегодня сеют страх

МОСКВА, 16 дек — РИА Новости, Захар Андреев. Исследователи из Google заявили о прорыве в разработке квантовых компьютеров. Почему создание таких машин вызывает не только надежды, но и серьезные опасения у экспертов — в материале РИА Новости.

Бит — "элементарная частица" информации, которой оперирует классический компьютер. В двоичной системе исчисления он принимает только одно из двух значений: "1" или "0". Его квантовый аналог — кубит — может принимать значения "0", "1" или находиться в суперпозиции, как пресловутый кот Шредингера, то есть быть и тем и другим одновременно. Это дает квантовым компьютерам быстродействие, немыслимое для обычных ЭВМ.

Однако есть проблема. При создании квантовых компьютеров используют сверхпроводники, требующие предельно низких температур. Такие системы довольно уязвимы. Кубиты легко теряют свои математические свойства под воздействием окружающей среды. Это приводит к ошибкам в вычислениях. Даже в самых совершенных системах происходит один сбой на тысячу операций, однако для решения практических задач необходимо, чтобы этот показатель приближался к одной триллионной.

Еще 30 лет назад было теоретически предсказано, что количество ошибок можно снизить с помощью квантовой коррекции. Для этого нужно распределить один логический кубит по нескольким физическим частицам, находящимся в суперпозиции. Однако это масштабирование работает только в том случае, если дополнительные физические кубиты исправляют ошибки заметно быстрее, чем производят их. До сих пор нужного эффекта добиться не удавалось.

Ученые из команды Google Quantum AI Майкл Ньюман и Кевин Сатцингер заявили, что впервые достигли значительного успеха на этом пути.

Авторы работы представили квантовый чип Willow, в котором процент ошибок снижается экспоненциально по мере масштабирования кубитов.

Физические кубиты они объединили в решетки — тот самый логический кубит. Оказывается, чем больше элементов в решетке, тем стабильнее работает система.

"Каждый раз, когда мы увеличиваем количество закодированных кубитов с решетки 3×3 до 5×5 и до решетки 7×7 физических кубитов, частота ошибок кодирования снижается в два раза", — говорится в отчете.

Команда Google утверждает: 105-кубитный чип Willow всего за пять минут решил задачу, на которую самый быстрый "классический" суперкомпьютер потратил бы десять септиллионов лет (септиллион — число с 24 нулями), что значительно превышает возраст нашей Вселенной (13,8 миллиарда лет).

Препринт о разработке опубликован в Nature, однако статья еще не прошла редактуру.

Квантовые компьютеры открывают перед человечеством огромные возможности. Наверняка их используют в термоядерной энергетике и создании искусственного интеллекта.

"Квантовые системы смогут моделировать сложные молекулярные структуры и биохимические процессы. Это ускорит разработку новых лекарств, более эффективных материалов и технологий хранения энергии, таких как сверхпроводниковые батареи", — объясняет IT-эксперт Филипп Щербанич.

Наконец, такие машины способны оптимизировать логистику, управление ресурсами, финансовое планирование. Например, моментально вычислить оптимальные маршруты для транспорта или создать максимально эффективные схемы распределения энергии.

Но вместе с надеждой растет и тревога. Очевидно, что квантовым компьютерам, как и любым другим технологиям, найдут и военное применение. Здесь открывается масса возможностей: от улучшения связи и разведки до создания новых видов оружия, в том числе массового поражения.

Эксперименты в оборонной сфере уже проводятся. Недавно группа ученых с помощью квантовых технологий взломала алгоритмы шифрования, которые широко используются военными. И это лишь вершина айсберга. Под угрозой — все сферы современной жизни, где требуется криптография: банкинг, государственные сервисы, социальные сети, мессенджеры, а также криптовалюта.

"В области криптографии квантовые технологии сеют страх, ведь они угрожают современным алгоритмам", — говорит Щербанич. По его словам, разрабатываются новые алгоритмы, устойчивые к квантовым атакам. Но процесс замены старых будет болезненным.

Обладатели квантового компьютера получат значительное преимущество перед конкурентами — и, если речь о государствах, военными противниками. Google — не единственная американская компания, занимающаяся квантовыми технологиями. Главные соперники — корпорация IBM, которая располагает 1000-кубитным чипом, а также Rigetti — та обещает к концу 2025-го выйти на мощность в 100 кубитов.

Другие страны тоже стараются не отставать. Так, осенью ученые из Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева РАН создали 50-кубитный ионный квантовый компьютер, а к 2030-му, согласно информации "Росатома", планируется запустить 100-кубитную машину. Тем временем Китай представил квантовый компьютер Tianyan-504 с 504-кубитным чипом Xiaohong.

Впрочем, радоваться или переживать пока рано. Некоторые эксперты считают, что в заявлении Google больше пиара, нежели реальных достижений.

"По моему мнению, все это — обычное упражнение в технологическом маркетинге, — пишет в соцсети X блокчейн-инженер Джеффри Шольц. — Компании Google это было крайне необходимо, поскольку она теряет популярность". Он считает, что в отчете Google Quantum AI слишком много допущений, а квантовое превосходство — то есть решение задачи, на которую не способен обычный компьютер, — на самом деле не было достигнуто.

Даже специалисты, настроенные не столь скептически, оговариваются: до внедрения технологии еще далеко.

"Открытие приближает квантовые компьютеры к практическому применению и расширяет перспективы для их использования в решении реальных задач. Но вместе с тем Google, как и другие крупные компании, нередко пытается добавить своим разработкам и открытиям веса — в маркетинговых целях. Поэтому вряд ли их новый процессор уже сегодня существенно изменит мир. Это лишь важная ступень к высокотехнологичному будущему", — отмечает Щербанич.

В Сети сравнивают достижение Google с первым полетом братьев Райт. Если продолжить эту метафору, то пока никто не знает, когда "массовые авиаперевозки" станут реальностью.