Квантовые компьютеры развиваются гораздо быстрее, чем ожидали ученые

Квантовые вычисления — одна из тех технологий, внедрение которой «не за горами», и которые разделили научное сообщество. Такие технологические компании, как Google и IBM, вовсю занимаются исследованиями, разработками и маркетингом, как будто они уже здесь, в то время как многие независимые исследователи утверждают, что квантовые компьютеры никогда не будут работать.

Однако большинство людей, работающих в этой области, считают, что квантовые компьютеры в течение следующих 10 лет смогут решать проблемы, которые классические компьютеры не могут решить.

Это согласно недавнему опросу 927 человек, связанных с областью квантовых вычислений (исследователи, руководители, пресса, энтузиасты и т.д.), проведенному QuEra. Из опрошенных 74,9% «ожидают, что квантовые вычисления станут превосходной альтернативой классическим вычислениям для определенных рабочих нагрузок» в течение следующих 10 лет.

На вопрос о том, насколько быстро развивается область квантовых вычислений, более половины ответили либо «быстрее, чем я ожидал», либо «намного быстрее, чем я ожидал». Среди ученых это число выросло до 55%.

Но достаточно ли быстро развивается область? Важный вопрос, который задают как энтузиасты, так и скептики, звучит так: «Когда квантовые компьютеры будут полезны?» К сожалению, ответ сложен.

Ожидания от квантовых компьютеров

Квантовые компьютеры существуют. В список лабораторий с функционирующими квантовыми системами входят IBM, Google, Microsoft, D-Wave, QuEra и десятки других. Несколько функционирующих квантовых компьютеров есть и в Европе, и в Китае.

Проблема не в том, существуют ли они, а в том, полезны ли они и можно ли их масштабировать. Иными словами: никто не будет заботиться о квантовых компьютерах, пока они не станут прибыльными, а они не будут прибыльными, пока не смогут делать важные вещи, которые обычные компьютеры не могут.

Еще в 2019 году физик-теоретик Михаил Дьяконов написал статью, в которой объявил будущее квантовых вычислений тупиком. В статье под названием «Дело против квантовых вычислений» Дьяконов утверждал, что ученые никогда не преодолеют проблемы шума, масштабируемости и эффективности, необходимые для того, чтобы дать квантовым компьютерам полезное преимущество над классическими.

Однако эта точка зрения не обязательно отражает реальность передовых исследований квантовых вычислений. В 2024 году по всему миру есть десятки команд, работающих над множеством индивидуальных задач, связанных с разработкой полезных квантовых компьютеров.

Подобно тому, как было бы невозможно играть в Grand Theft Auto V на классическом мэйнфрейме, построенном в 1950-х годах, идея решения в настоящее время неразрешимых вычислительных задач с помощью квантового компьютера, построенного в 2019 году, также не имеет смысла.

Проблемы квантовых вычислений

Область квантовых вычислений значительно изменилась с тех пор, как Дьяконов опубликовал вышеупомянутую статью. Например, в 2019 году одной из самых больших проблем для разработчиков квантовых вычислений была инфраструктура.

Например, одна из ранних попыток IBM построить квантовый компьютер на основе вентилей привела к созданию огромного, похожего на стимпанк гнезда из труб и чипов. Многие, вероятно, видели этот компьютер, который напоминает необычную латунную люстру и, вероятно, является самым распространенным изображением, связанным с новостными статьями о квантовых вычислениях.

Его создание также стоило миллионы, он едва прошел планку для квантовых вычислений и требовал команды физиков и огромной лаборатории только для его эксплуатации.

Сегодня, в середине 2024 года, больше ученых, лабораторий, предприятий и правительств, чем когда-либо, вовлечены в квантовые вычисления. Достижения в области исправления ошибок, отказоустойчивости и инфраструктуры привели к появлению квантового функционала при комнатной температуре и многочисленным примерам квантового преимущества.

Перспективы квантовых вычислений

Невозможно сравнивать квантовый компьютер с классическим. Вероятно, в обозримом будущем у нас не будет персональных квантовых компьютеров или квантовых ноутбуков по той же причине, по которой мы не используем газотурбинные двигатели для питания наших телевизоров.

Квантовые компьютеры не разрабатываются для решения простых задач. Они предназначены для решения вычислительно сложных задач, которые все еще будут существовать, когда мы доведем классические вычисления до их абсолютного математического предела.

Они не должны заменить iPhone, но однажды прогнозы погоды, дорожного движения и финансов на его экране могут стать невероятно точными благодаря квантовым компьютерам.