Както мнозина от вас знаят, през есента на 2019 г. Google и IBM започнаха да водят истинска конфронтация помежду си: когато представители на Google декларираха своето „квантово превъзходство“поради успешното завършване на квантовите изчисления, IBM неочаквано пое щафетата, демонстрирайки способността на техния нов суперкомпютър да извършва почти изчисления със същата скорост и много по-голяма точност от квантовия компютър на Google. Това не е първият път, когато някой поставя под въпрос квантовите изчисления. Миналата година Мишел Дяконов, теоретичен физик от университета в Монпелие във Франция, предложи много теоретични причини, поради които практически квантови суперкомпютри никога няма да бъдат изградени. И така, как да разберете кой е прав и кой греши?
Защо създаването на суперкомпютри е изложено на риск?
Квантовият компютър е изключително полезно изобретение за създаването на изкуствения интелект на бъдещето, новите методи за криптография и дори нови видове батерии. Въпреки цялата гъвкавост на приложението му, устройството може никога да не работи с пълна сила. До такива малко обнадеждаващи заключения стигна френският изследовател Мишел Дяконов, който дълги години работи върху прилагането на квантовите изчисления. Ученият смята, че поради неизбежността на случайни грешки в хардуера на устройството, наистина полезни квантови компютри едва ли ще бъдат изградени.
За да разберем защо създаването на суперкомпютри от ново поколение може да бъде изложено на риск, първо трябва да разберем принципите на работа на това изчислително устройство. Според статия, публикувана на портала theconversation.com, съвременните компютри работят на принципа на двоичния код при съхранение на данни, докато вече създадените квантови устройства използват система от квантови битове или кубити.
Кубитите имат специални свойства: те могат да съществуват в суперпозиция, като са едновременно нула и едно, като същевременно се заплитат помежду си, дори ако са на значително разстояние един от друг. Такова необичайно поведение не е свързано със света на класическата физика, тъй като суперпозицията моментално изчезва, когато експериментаторът взаимодейства с квантовото състояние.
Благодарение на суперпозицията, квантовият компютър със 100 кубита може едновременно да представлява 2100 решения. За някои задачи този експоненциален паралелизъм може да се използва за създаване на огромно предимство в изчислителната скорост. Съществува обаче и друг, по-тесен подход към квантовите изчисления, при който кубитите се използват за ускоряване на проблемите с оптимизацията. Например базираната в Канада D-Wave Systems е изградила системи за оптимизация, които използват кубити за тази цел, въпреки че някои критици твърдят, че получените системи се представят не по-добре от класическите компютри.
Квантови компютри от D-Wave Systems.
Промоционално видео:
Въпреки това компаниите и страните инвестират огромни суми пари в квантовите изчисления. Известно е, че Китай е изградил нов център за квантови изследвания на стойност 10 милиарда щатски долара, а Европейският съюз е разработил генерален план за квантови изследвания на стойност 1 милиард евро или 1,1 милиарда долара. Новият акт за национална квантова инициатива на Съединените щати предвижда 1,2 милиарда долара за развитие на квантова информация за петгодишен период.
Възможността за разбиване на алгоритми за криптиране е мощен мотивиращ фактор за много страни по света. По този начин познаването на системите за криптиране на противника би могло да даде огромно предимство на интелигентността, като в същото време насърчи нови фундаментални изследвания в областта на физиката, тъй като съвременните експериментални системи разполагат с по-малко от 100 кубита. За да постигнем полезна изчислителна ефективност в суперкомпютър, вероятно ще ни трябват машини със стотици хиляди кубити. За да функционират правилно устройствата, те трябва да коригират всички малки случайни грешки в софтуера. В квантов компютър такива грешки възникват поради несъвършени елементи на веригата и взаимодействието на кубитите със средата им. Поради тези причини кубитите могат да загубят съгласуваност буквално за секунда,което може да доведе до грешни резултати от компютъра.
С други думи, въпреки че квантовите суперкомпютри имат право да съществуват, правилността на техните изчисления може да бъде голям въпрос. И какво мислите, ще може ли човек един ден да подчини на квантовите технологии?
Автор: Дария Елецкая
