Традиционные компьютеры на помойку?

Эффект разорвавшейся бомбы вызвало заявление компании Google о разработке 72-кубитного квантового компьютера. Фактически, гении этого гиганта в сфере технологий поставили в тупик всю традиционную компьютерную систему. Первое упоминание об изобретение прозвучало на ежегодной мартовской встрече Американского физического общества (10 тысяч физиков из разных уголков мира). Неспроста местом объявления плодов своей деятельности Джон Мартинис выбрал именно эту конференцию. В мероприятии принимают участие очень влиятельные люди из IBM и Intel, среди докладчиков был и представитель Гарвардского университета Михаил Лукин.

Итак, квантовые компьютеры служат процессу ускорения решений множества математических задач. В своей работе техника применяет исключительные свойства частиц квантовой природы. Так, числа легко раскладываются на простые множители или проходит моделирование химических соединений. В подобных задачах квантовый компьютер даст огромную фору традиционному. Есть, конечно, «но» - база, необходима новая научно-инженерная база.

Все мы знаем, что такое биты, а вот в квантовых компьютерах используются кубиты, аналогичные элементы вычислений. Если простой бит имеет значение 0 или 1, то кубит находится сразу в двух этих системах. Именно за счет такой универсальности достигается ускорение процессов работы. Остается важная проблема, которая заключается в масштабируемости квантовых компьютеров. Из-за присущей частицам хрупкости, нелегко организовать систему с помощью огромного числа кубит. Квантовые соединения попросту разрушаются под влиянием окружения, а итоги такой деятельности станут ошибочными.

Существует некая планка «квантового превосходства» (quantum supremacy) - 50 кубит. То есть, система способна разделаться с теми задачами, которые для нынешних самых мощных компьютеров являются непостижимыми.

У новой системы, естественно, есть конкуренты, но они ей значительно уступают. Так, Google создал квантовый процессор от с 72 кубитами, а в прошлом году IBM и Intel презентовали свои разработки 49-кубитных процессоров. Гарвардский университет в свою очередь разработал 51-кубитную систему, а Крис Монро (Объединённый квантовый институт Мэриленда) создал 53-кубитный симулятор.

Но не только лишь одно количество кубитов является важным, роль также играет количество ошибок компьютера. Например, команда Мартиниса создает машины с сверхпроводящими кубитами. Разработчики пришли к тому, что заменили структуру цепочки из предыдущего опыта на два масива из 36 кубит. Именно такой ход стал ключевым при исправлении ошибок в процессе вычислений - задействовании квантовых кодов. Получается, что уровень ошибок очень низок, а производительность компьютера по сравнению с моделью из 9 кубит значительно возросла.

Россия, кстати, тоже не стоит на обочине данного вопроса. Так, мы проектируем квантовые компьютеры на тех самых сверхпроводящих кубитах Мартиниса. Существует множество организаций, которые занимаются данными работами - Российский квантовый центр, Институт физики твердого тела РАН, МИСиС, ВНИАА им. Духова и МГТУ им. Н.Э. Баумана. В этих учреждениях идет процесс создания квантового компьютера, правда он использует всего несколько кубит. Но, при этом, исследования положительно скажутся на дальнейшей работе по управлению и измерению квантовых состояний, станут инструментом для масштабирования и создания будущих моделей сверхпроводящих квантовых процессоров.

Если говорить о практике, то он пока что не может принять операционную систему Windows или Linux, ученые пока лишь исследуют конкретные задачи, в которых квантовый компьютер значительно превосходит стандартный. На данный момент нет точных данных по поводу практического испытания квантового 72-кубитного процессора. Будем ждать очередных заявлений от Мартиниса.