Квантовые компьютеры спасут мир и откроют тайны Вселенной

Что произойдет, если компьютеры, используемые для разработки ИИ, будут заменены компьютерами, способными выполнять вычисления не в миллионы, а в триллионы раз быстрее?

Что, если бы задачи, выполнение которых на современных устройствах может занять тысячи лет, можно было бы выполнить за считанные секунды?

Что ж, именно такое будущее предсказывает физик Мичио Каку.

В своей новой книге под названием «Квантовое превосходство» ученый пишет, что мы вот-вот покинем цифровую эпоху и начнем квантовую эпоху, которая принесет невообразимые научные и социальные изменения.

Компьютеры будут использовать не транзисторы, а субатомные частицы для выполнения вычислений, демонстрируя невероятную вычислительную мощность.

Другой физик сравнил это с установкой «ракетного двигателя в машину».

Каку говорит, что "ракетный двигатель" квантовых вычислений полностью изменит исследования в области химии, биологии и физики со всевозможными побочными эффектами.

Среди прочего, это позволит нам извлекать CO2 из атмосферы и превращать его в топливо, а отходы улавливать и снова использовать - так называемая переработка углерода.

Это поможет нам извлекать азот из воздуха без высоких температур и давлений, из-за которых производство удобрений в настоящее время составляет 2% энергии, используемой на Земле, что приведет к новой зеленой революции.

Это также позволит нам создавать сверхэффективные батареи, которые помогут возобновляемым источникам энергии развиваться дальше. Это решит проектные и инженерные проблемы, которые в настоящее время мешают нам производить дешевую и обильную энергию путем ядерного синтеза.

И это приведет к радикально эффективным методам лечения рака, болезней Альцгеймера и Паркинсона, а также многих других.

Как?

Главное понять, что квантовые компьютеры могут выполнять вычисления намного, невероятно быстрее, чем цифровые. Они делают это с помощью кубитов, квантового эквивалента битов - нулей и единиц, которые несут информацию в обычном компьютере.

В то время как биты хранятся в виде электрических зарядов в транзисторах, выгравированных на кремниевых чипах, кубиты представлены свойствами частиц, например угловым моментом электрона.

Превосходящая "огневая" мощь кубитов обусловлена ​​тем фактом, что законы классической физики неприменимы в странном субатомном мире, что позволяет им принимать любое значение от нуля до единицы, а также делает возможным таинственный процесс, называемый квантовой запутанностью, который Эйнштейн назвал «призрачным действием» на расстоянии.

Каку прилагает героические усилия, чтобы объяснить эти механизмы в своей книге, но неспециалисту практически невозможно полностью понять их.

Как говорит научный коммуникатор Сабина Хоссенфельдер в одном из своих популярных видеороликов на YouTube на эту тему:

«Когда мы пишем о квантовой механике, перед нами стоит задача превратить математические выражения в язык. И независимо от того, какой язык мы используем, английский, немецкий, китайский или любой другой, наш язык не развит для описания квантового поведения».

Помимо этого, есть важный вывод: реальность "квантова", поэтому квантовые компьютеры могут имитировать ее так, как это сложно сделать цифровым.

«Мать-природа не производит расчеты в цифровом виде", - отмечает Каку.

«Квантовые компьютеры будут уметь открывать тайны жизни, тайны вселенной, тайны материи, потому что язык природы - это квантовый принцип».

Например, если вы хотите точно знать, как работает фотосинтез (до сих пор остается загадкой для современной науки), или как один белок взаимодействует с другим в организме человека, вы можете использовать «виртуальную лабораторию» квантового компьютера для точного моделирования.

Разработка лекарств для нарушения биологических процессов, таких как пролиферация раковых клеток или неправильное свертывание белков при болезни Альцгеймера, может быть намного проще.

Каку даже верит, что загадка старения будет решена, и мы сможем ее остановить - одна из глав в его книге называется просто - «Бессмертие».

На этом этапе стоит сделать важную оговорку. Квантовые компьютеры очень и очень сложно сделать.

Поскольку они основаны на мельчайших частицах, чрезвычайно чувствительных к любым возмущениям, большинство из них могут работать только при температурах, близких к абсолютному нулю, когда все замедляется и окружающий «шум» минимален.

Самый продвинутый квантовый компьютер в мире, IBM Osprey, имеет 433 кубита. Это может показаться не таким уж большим, но, как объясняет компания, «количество классических битов, которое потребуется для представления состояния на процессоре Osprey, намного превышает общее количество атомов в известной Вселенной».

Этот компьютер работает только около 70 или 80 миллионных долей секунды, прежде чем его переполняет "шум".

Не только это, но и расчеты, которые он может выполнять, имеют очень ограниченное применение.

«Рабочий квантовый компьютер, способный решать проблемы реального мира, появится еще через много лет», - признает сам Каку. Тем не менее, ученый напоминает о миллиардах долларов, которые инвестируются в квантовые исследования, и то, как спецслужбы предупреждают о необходимости подготовиться к этой новой технологии.

«Кремниевая долина может стать местом ржавого хлама… свалкой чипов, которые больше никто не использует, потому что они слишком примитивны», - говорит он, учитывая возможность того, что такие инвестиции ускорят прогресс в области квантовых вычислений.

Еще неизвестно, произойдет ли такая революция - возможно, сравнимая с той, которую в настоящее время порождает искусственный интеллект, - чтобы «спасти нас» и оправдана ли эта шумиха.

Но если Каку прав и все "цифровое" превращается в пыль, нас ждет невероятное путешествие в мир новых знаний и фантастических технологий.

источник