"Не до жиру, быть бы живу". Каково будущее квантового компьютера Google

Специалисты компании Google, которые создали прототип квантового компьютера Sycamore, планируют использовать его для решения как теоретических, так и практических научных задач. Среди них – алгоритмы для автономного транспорта, изучение квантового хаоса и внутреннелго устройства черных дыр. Об этом ТАСС рассказал один из разработчиков этого компьютера Вадим Смелянский.

Что такое квантовый компьютер?

Квантовыми компьютерами называют вычислительные устройства, в основе работы которых лежат принципы квантовой механики. В отличие от обычных компьютеров, в которых для передачи и обработки данных используются биты – единицы информации, которые содержат либо 1, либо 0, квантовые компьютеры оперируют кубитами – ячейками памяти и примитивными вычислительными модулями, которые могут хранить в себе одновременно и ноль, и единицу. Благодаря этому квантовые компьютеры могут обрабатывать большие объемы информации во много раз быстрее обычных – даже если это суперкомпьютеры с огромными вычислительными мощностями.

Существует два подхода к разработке подобных устройств – классический и адиабатический. В первом случае ученые пытаются создать так называемый универсальный квантовый компьютер, который по принципу работы похож на обычный современный компьютер. Адиабатический компьютер ближе к аналоговым компьютерам. Создавать их проще, но подобные устройства умеют решать лишь ограниченное количество задач.

Инженеры и ученые Google почти пять лет разрабатывают устройство, которое должно объединить достоинства обоих подходов. Первая его версия состояла из девяти кубитов. Главная задача специалистов компании состояла в том, чтобы достичь так называемого квантового превосходства, то есть момента, когда ни один классический компьютер не может достичь тех же результатов, что и квантовый.

В ноябре прошлого года представители Google заявили, что достигли квантового превосходства в математической задаче, которая сводится к перебору набора псевдослучайных чисел. Для ее решения ученые использовали прототип квантового компьютера, Sycamore, который состоял из 53 сверхпроводящих кубитов. Несколько миллионов решений он нашел меньше чем за четыре минуты, тогда как у самого мощного суперкомпьютера на это ушло бы больше 10 тыс. лет.

В 2020 году об аналогичном достижении рассказали ученые из китайского Научно-технического университета. Их квантовый компьютер, "Цзю Чжан", создан на основе 73 фотонных кубитов. Он за 20 секунд решил еще одну задачу по выработке случайных чисел, которую обычный компьютер завершил бы за несколько миллиардов лет. Как и в случае с Sycamore, эти заявления вызвали множество споров о том, что можно считать нерешаемой задачей и как ее можно просчитывать на квантовом компьютере.

Революция в науке

Подобные достижения заставили ученых задуматься, какие практические задачи сможет решить квантовый компьютер. Одним из направлений, как считает Вадим Смелянский, может стать симуляция физических систем. "Уже сейчас, еще до появления систем коррекции ошибок, с помощью квантовых компьютеров можно изучать явления, связанные с квантовым хаосом и исчезновением информации. Другая команда Google будет использовать квантовые цепи для построения моделей квантовой гравитации", – пояснил ученый.