Квантовите компютри биха могли да решат проблеми за минути, които биха отнели на днешните суперкомпютри милиони години
Напредъкът в квантовите изчисления ни доближава до свят, в който нови видове компютри могат да разрешават проблеми за минути, които биха отнели на днешните суперкомпютри милиони години.
Днешните транзисторни компютри имат своите ограничения, но квантовите компютри биха могли да ни дадат отговори на проблеми във физиката, химията, инженерството и медицината, които в момента изглеждат невъзможни.
„Има много, много проблеми, които са толкова сложни, че можем да направим това твърдение, че всъщност класическите компютри никога няма да могат да разрешат този проблем, нито сега, нито след 100 години, нито след 1000 след години", каза Дарио Гил, директор на отдела за изследвания в IBM. „Всъщност се нуждаете от различен начин за представяне на информация и обработка на информация. Това е, което квантовата технология ви дава.“
Какво е квантово изчисление?
Компютрите са обработвали информация върху транзистори от десетилетия, с се прави напредък, тъй като компаниите вкарват повече транзистори в чипове. По-бързите и по-мощни изчисления изискват повече транзистори, тъй като всеки транзистор съдържа информация само в две състояния: нула или едно.
Квантовото изчисление изоставя транзисторите и вместо това кодира информация с помощта на кубити, които действат като изкуствени атоми. Кубитите не са двоични — те могат да бъдат нула, единица или нещо между тях.
Надежден квантов компютър с общо предназначение е трудно изкачване. Чарина Чоу, главен оперативен директор в Google Quantum AI, показа на кореспондента на 60 Minutes Скот Пели процесора, който държи кубитите в лабораторията за квантови компютри на Google.
Запечатаният квантов компютър в лабораторията на Google е едно от най-студените места в Вселената, според Чоу. Дълбокото замразяване елиминира електрическото съпротивление и изолира кубитите от външни вибрации.
Компании и държави по света се надпреварват да бъдат първите, които ще разработят квантова изчислителна технология. Китай определи кванта като основен национален приоритет, а правителството на САЩ харчи близо милиард долара годишно за изследвания.
Какво е толкова специалното в квантовите изчисления?
Физикът Мичио Каку от Градския университет в Ню Йорк вече нарича днешните компютри „класически“. Той използва лабиринт, за да обясни квантовата разлика.
„Нека да разгледаме класически компютър, който изчислява как една мишка се движи в лабиринт. Болезнено е. Едно по едно трябва да картографира всеки един ляв завой, десен завой , ляв завой, десен завой, преди да намери целта. Сега квантов компютър сканира всички възможни маршрути едновременно. Това е невероятно", каза Каку. „Колко завои има? Стотици възможни завои, нали? Квантовите компютри го правят наведнъж.“
Книгата на Каку „Квантово надмощие“ обяснява залозите.
„Гледаме към надпревара, надпревара между Китай, между IBM, Google, Microsoft, Honeywell“, каза Каку. „Всички големи момчета са в тази надпревара за създаване на работещ, оперативно ефективен квантов компютър. Защото нацията или компанията, която прави това, ще управлява световната икономика.“
Квантовото изчисление може да повлияе не само на икономиката . Квантов компютър е създаден в клиниката в Кливланд, където главният изследовател д-р Серпил Ерзурум вярва, че технологията може да революционизира света на здравеопазването.
Квантовите компютри могат потенциално да моделират поведението на протеините, молекулите, които регулират целия живот, каза Ерзурум. Протеините променят формата си, за да променят функцията си по начини, които са твърде сложни за следване, но квантовите изчисления могат да променят това разбиране.
„Трябва да разбера формата, в която се намира, когато извършва взаимодействие или функция, която не искам да изпълнява за този пациент. Рак, автоимунитет – това е проблем,“ каза д-р Ерзурум . „Ние сме напълно ограничени от изчислителната способност да разглеждаме структурата в реално време за всяка, дори една, молекула.“
Квантовите компютри биха могли също потенциално да разбият някои от кодовете за криптиране за днешната онлайн сигурност. Следващата година федералното правителство планира да публикува нов стандарт за цялото криптиране, за да устои на квантовите компютри.
Колко сме близо до бъдещето с квантовите изчисления?
Квантовите изследователи все още работят върху трудни проблеми, включително трик, наречен кохерентност. За да се постигне съгласуваност, кюбитите трябва да вибрират в унисон, но поддържането на това е предизвикателство.
„Правим около една грешка на всеки сто или повече стъпки“, каза Чоу. „В крайна сметка смятаме, че ще имаме нужда от около една грешка на всеки милион стъпки. Това вероятно ще бъде идентифицирано като една от най-големите бариери.“
Все пак, основателят на квантовата лаборатория на Google, Хартмут Невен, се чувства оптимист, че компанията може да смекчи тези грешки, да удължи времето за съгласуваност и да се разшири до по-големи машини.
„Нямаме нужда от повече фундаментални пробиви. Имаме нужда от малки подобрения тук и там“, каза Невен. „Имаме всички части заедно. Просто трябва да ги интегрираме добре, за да изграждаме все по-големи и по-големи системи.“
Невен вярва, че това може да бъде постигнато до края на десетилетието. Гил от IBM също прогнозира приблизително същата времева линия.
IBM е готова да представи най-новия си квантов компютър, Quantum System Two, в понеделник. Той има три пъти повече кюбити от квантовия компютър в клиниката в Кливланд. System Two има място за разширяване до хиляди кубити, каза Гил.
„Това е машина, различна от всичко, което някога сме създавали“, каза Гил.
Той вижда бъдеще с още по-голям потенциал.
„В момента не виждаме пречка, която да ни попречи да изградим системи, които ще имат десетки хиляди и дори сто хиляди кубити, работещи един с друг“, каза Гил. „Силно сме уверени, че ще стигнем до там.“
