Квантовый компьютер поможет решить множество задач: от создания сверхпрочных и сверхпроводящих материалов до революции в сфере искусственного интеллекта.


Пожалуй, главное научное событие этого лета завершилось в Москве: с 12 по 16 июля в столице прошла IV Международная конференция по квантовым технологиям (ICQT-2017), организованная Российским квантовым центром. Ведущие специалисты в этой области собрались, чтобы обсудить настоящее и будущее квантовых технологий и попробовали ответить на главный вопрос: когда же появится первый настоящий квантовый компьютер.

Мощнейшее в мире вычислительное устройство, согласно прогнозам, создаст Джон Мартинис (John Martinis) – руководитель лаборатории квантовых вычислений компании Google и профессор Университета Калифорнии в Санта-Барбаре. На конференции ICQT-2017 он выступил с лекцией, на которой рассказал о последних достижениях в этой области (и собрал на неё, к слову, почти 1300 человек).

"Квантовый компьютер: жизнь после закона Мура" – так озаглавил своё выступление исследователь. (Напомним, что закон Мура в современной формулировке звучит так: количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца).

По словам Мартиниса, быстрый прогресс, который, собственно, и описывается законом Мура, подходит к концу. Этим и объясняется бурный интерес инженеров всего мира к принципиально новой парадигме — квантовым компьютерам.

"Квантовый компьютер может помочь решить множество задач: от создания сверхпрочных и сверхпроводящих материалов до революции в сфере искусственного интеллекта. Однако макроскопические запутанные квантовые состояния, в которых находится квантовый компьютер во время вычисления, чрезвычайно трудно уберечь от разрушения в результате взаимодействия с внешним миром", — поясняет Мартинис.

Его лаборатория в офисе Google в Калифорнии как раз занимается решением этой проблемы. В её стенах создаётся вычислительное устройство, которое с помощью массива из 49 сверхпроводящих квантовых битов сможет обрабатывать данные в огромном пространстве состояний (2^49 = 560 триллионов) и решать задачи, с которыми могут справиться только крупнейшие в мире суперкомпьютеры.

"Решающий эксперимент, который продемонстрирует превосходство квантовых технологий над классическими, мы планируем провести в конце 2017 года", — добавляет Мартинис.





Что же касается квантовых технологий в целом, об их роли рассказал на конференции генеральный директор Российского квантового центра Руслан Юнусов. По его словам, основные применения квантовых технологий можно обобщить тремя сферами: сенсоры, безопасная связь и квантовые вычисления.

Первая сфера затрагивает, в первую очередь, безопасность. Современные сверхчувствительные детекторы способны обнаруживать отдельные молекулы, к примеру, найти следы взрывчатого вещества.

Вторая сфера также связана с безопасностью, но здесь речь идёт уже о передаче данных. Линии связи, защищённые квантовым шифрованием, невозможно будет незаметно взломать или прослушать.

Что же касается квантовых вычислений, то они пока находятся на стадии исследований. Путь к суперкомпьютеру предстоит ещё очень долгий. "22 кубита – это максимум, что мы смогли сделать, мы использовали всё своё волшебство и профессионализм", — рассказывает Мартинис. Как уже говорилось выше, его цель – создание 49-кубитного квантового компьютера. Для сравнения, 300 кубитов могут считать одновременно больше сценариев, чем число атомов во Вселенной. "Правда построить такой компьютер скорее всего нельзя, даже в Google", — заключил профессор.



Добавим также, что в этой области у группы Мартиниса есть серьёзные конкуренты, в том числе такие корпорации, как Microsoft и IBM. Однако лидерство пока что не за ними.

В рамках конференции российско-американская команда под руководством профессора из Гарварда и сооснователя Российского квантового центра Михаила Лукина заявила о создании квантового вычислителя рекордной мощности в 51 кубит.

Мартинис, тем не менее, не считает происходящее соперничеством. "Неправильно думать об этом, как о гонке, — полагает он. – Настоящая гонка у нас с природой. Потому что это действительно сложно – создать квантовый компьютер. И это просто захватывающе, что кому-то удалось создать систему с таким большим количеством кубитов".

Когда же квантовые компьютеры превратятся из мечты в инструмент, который кардинально изменит нашу жизнь? На встрече с прессой после открытой лекции Джон Мартинис наотрез отказался дать ответ на этот вопрос. Зато, напомним, ещё в марте этого года это не побоялся сделать журнал Nature: по прогнозам группы учёных (соавтором статьи был в том числе Джон Мартинис), коммерциализация технологии займёт около пяти лет.