Квантовата технология идва в реалния свят

Писателят е старши вицепрезидент по проучванията, лабораториите, технологиите и обществото в Google-Alphabet

Квантовите калкулации, способни да употребяват субатомния свят, може да наподобяват като далечна вероятност за някои хора. Това неправилно схващане продължава макар скорошните открития в научните проучвания, доста от които се основават на основополагащите проучвания на Нобеловите лауреати за 2025 година Джон Кларк, Мишел Деворет и Джон Мартинис. Но квантовите компютри към този момент се употребяват за научни проучвания и приложенията в действителния свят наподобява евентуално ще се появят в близко бъдеще, даже преди да стигнем до задачата за широкомащабни изчислителни системи с поправени неточности.

Оценките за това какъв брой време ще мине, преди да можем да използваме квантовите калкулации по способи, които ще обиден живота на множеството хора, варират от няколко години до десетилетия. Вместо един миг на превключване на светлината, когато внезапно преминем от неналичието на квантов компютър към притежаването на подобен, по-вероятно е да следваме по-постепенен квантов континуум, до момента в който системите стават все по-полезни.

Полезен метод да мислим за този стадий от квантовото развиване е нещо сходно на изкуствения разсъдък през 2010 година, когато невронните мрежи бяха на прага да станат потребни, само че преди прогрес като предсказател на протеинова конструкция AlphaFold или генеративни AI чатботове.

Квантовата технология е обещаваща за решение на сложни проблеми, като ни оказва помощ да научим структурата на квантовите системи, от молекули през магнити до черни дупки.

Подобно на ранните невронни мрежи, квантовите компютри към този момент се оказват потребни като платформа за проучвания и опити. Например откриватели като Миша Лукин от Харвард са ги употребявали, с цел да разкрият нови явления като квантови белези на доста тела, които разкриват ред, вграден в квантовия безпорядък.

Също по този начин започваме да виждаме капацитета за приложения в действителния свят с квантово преимущество (т.е. проблеми, които квантовите калкулации могат да решат, които са отвън обсега на класическите суперкомпютри), които могат да допринесат за прогрес в области като откриването на медикаменти и науката за материалите.

Напредваме в самото квантово пресмятане: квантовият процесор на Гугъл извърши за минути логаритъм за съпоставяне, който би лишил на най-бързите суперкомпютри през днешния ден 10 септилиона години (период от време, който доста надвишава възрастта на Вселената). По-значима беше демонстрацията на промяна на неточности „ под прага “ — дългогодишно предизвикателство в тази област. Миналата седмица публикувахме първия логаритъм с проверимо квантово преимущество върху хардуера и в опити за доказване на правилото с Калифорнийския университет в Бъркли открихме, че може да се употребява за схващане на молекулярната конструкция, когато се комбинира с обща химическа техника.

Изследователи и математици са подчертали минимум 70 логаритъма – от математика и просвета за данни до симулация и машинно образование – които биха могли да разрешат квантови компютри за решение на проблеми доста по-бързо от класическите в необятен набор от потребни области. Този, който притегли публичното внимание от откриването му през 90-те години на предишния век, е логаритъмът на Шор, който се чака да може да разбие огромна част от криптирането, употребявано от днешните най-модерни информационни системи и цифрови мрежи.

Въпреки че не е неизбежно, тук също сме по-близо, в сравнение с публичното усещане може да признае. Тази година имаше 20-кратно понижение на упования размер на квантовия компютър, нужен за осъществяване на логаритъма на Шор и за разтрошаване на необятно употребяваното RSA-2048 криптиране. Тази съкратена времева линия акцентира значимостта на мигрирането към нови, пост-квантови криптографски стандарти, като тези, пуснати от Националния институт за стандарти и технологии на Съединени американски щати предходната година. 

В рамките на пет години евентуално ще стартираме да виждаме по какъв начин приложенията в действителния свят стават вероятни, даже преди да стигнем до огромен квантов компютър с поправени неточности. За да бъдат готови да се възползват от тези разработки, другите браншове имат опция да положат основите в този момент.

За държавните управления това може да наподобява като вложения в квантова инфраструктура като криогенни системи за изстудяване, профилирана електроника и подготвени за квантови мрежи мрежи. За бизнеса може да се дефинира по какъв начин технологията може да бъде потребна за съответните им промишлености, да вземем за пример точна симулация на молекули при основаването на акумулатори за производителите на електрически коли или термоядрена сила за енергийната промишленост.

Индивидите би трябвало да обмислят по какъв начин квантовата сила може да повлияе на личната им кариера. Ще имаме потребност от повече профилирани инженери (включително електрически, механични, систематични и софтуерни инженери), техници и разработчици на приложения. За всеки, който мисли за работните места на бъдещето, това са областите, които биха могли да бъдат области с евентуални благоприятни условия.