Google объявили, что они достигли «квантового превосходства»

Недавно Google объявили, что они достигли «квантового превосходства». Это заявление звучит угрожающе, но что именно оно означает?

Это определение было впервые введено физиком-теоретиком Джоном Прескиллом в 2012 году, чтобы описать точку отсчета,  начиная с которой квантовый компьютер способен будет делать то, что для всех практических целей  будет невозможным для обычных суперкомпьютеров.

Google объявили, что их квантовый компьютер, названный Sycamore, смог решить особенно сложную задачу, связанную со случайными числами, всего за 200 секунд. Google утверждает, что самому быстрому традиционному суперкомпьютеру в мире — Summit, который принадлежит IBM, потребовалось бы 10,000 лет, чтобы решить эту проблему.

IBM оспаривает это и говорит, что при правильной настройке их компьютер мог бы решить проблему примерно за два с половиной дня.

В любом случае — это впечатляющее достижение.

«Вне зависимости от того, за 100 секунд они решили проблему, которая займет у классического компьютера 10,000 лет или три дня — это невероятное ускорение», — говорит Дэвид Авшалом, директор Chicago Quantum Exchange и один из ведущих ученых в мире квантовых технологий.

Но Авшалом так же предостерегает от завышенных ожиданий от заявления Google.

«Достижение Google является технологически очень впечатляющим. Они продемонстрировали полностью функциональную квантовую машину, которая решает проблему, связанную с генерацией случайных чисел. Но я думаю, не стоит утверждать, что теперь появилась машина, которая может превзойти все классические технологии, потому что это не так».

Мощь квантовых вычислений и квантовых технологий в более общем смысле основана на свойствах квантовых битов или «кубитов». Это сложно представить, но главное, что нужно понять, — это то, что кубиты могут существовать во многих разных состояниях одновременно.

«Если вы представите его в виде маленького компаса — он будет указывать во всех направлениях сразу. Это очень странная вещь, но таков квантовый бит».

Эту концепцию большинству людей очень трудно понять, даже если они работают в этой сфере.

«Физик-теоретик Ричард Фейнман часто говорил: «Никто не понимает квантовую механику», — говорит Авшалом. «Вы знаете, что это работает именно так, что оно управляет миром вокруг нас, но, я не знаю никого, кто имеет глубокое понимание квантовой теории».

Другая концепция, которая может быть очень трудной для понимания, состоит в том, что любое наблюдение за кубитом меняет его. Но именно это свойство может однажды привести к появлению зашифрованной связи, которую будет невозможно взломать.

«Если поразмыслить над тем, что сам акт наблюдения за чем-либо изменяет состояние наблюдаемого объекта – то можно прийти к выводу, что это является недостатком, но на самом деле, для средств коммуникаций это может стать  фантастическим прорывом в безопасности. Если я отправлю вам сообщение при помощи этих квантовых битов и кто-то попытается его подсмотреть, и перехватит один из этих квантовых битов  — он необратимо изменит его. Это фантастическая основа для безопасности, и по всему миру множество компаний пытаются построить сети на этой основе».

Сейчас ситуация с точки зрения развития квантовых технологий похожа на первые годы в области электроники, когда вместо транзисторов применялись вакуумные лампы. Никто тогда еще не мог даже представить, куда эта технология в конечном итоге приведет.

«Когда люди разрабатывали электронные лампы,  не думаю, что кто-то предполагал, что в скором времени это приведет к появлению устройств, которые вы сможете носить в кармане, чтобы в любой момент поговорить с кем угодно на нашей планете, или получить спутниковую карту погоды во Франции. Дело в том, что вся эта эволюция происходит довольно непредсказуемым образом, и мы пока что не знаем, что произойдет с квантовой технологией — тут мы еще находимся на уровне электронных ламп».

Еще одной из областей применения квантовых исследований, которой особенно интересуется Авшалом, является идея использования квантовых битов в качестве датчиков. При использовании в квантовых вычислениях кубиты изолированы от внешнего мира. Но при контакте с внешним миром они могут применяться как «супер-сенсоры», говорит Авшалом.

«Представьте, что вы смогли бы создать зонд, который мог бы вести магнитно-резонансную томографию на уровне одной молекулы», — говорит он. «Вы смогли бы разобраться в таких вещах, как структура, функции и связи белков. На данный момент мы понимаем устройство очень немногих белков, потому что нет способа выяснить, как они реагируют на фармацевтические препараты и то, как они реагируют на болезни. Если бы квантовый датчик мог использоваться для передачи МРТ отдельных молекул, это произвело бы революцию в области химии, биологии и медицины. И это не преувеличение».

Другим фундаментальным аспектом квантовой науки является понятие связанности — то, что Альберт Эйнштейн называл «пугающим взаимодействием на расстоянии». Когда возникают пары частиц и затем расходятся даже на гигантские расстояния, они все еще продолжают взаимодействовать. И это их свойство может привести к казалось бы, невозможным сейчас технологиям.

«Предлагается появление спутников на основе квантово-механической запутанности, которые будут представлять из себя массивы с большой апертурой», — говорит Авшалом. «Это означает, что вы сможете построить космический телескоп, имеющий достаточное разрешение для наблюдения за городами на планетах вне Солнечной системы. Вы сможете искать цивилизации по всей галактике с этими типами разрешений. Я не говорю, что мы сделаем именно это, потому что когда появляются новые технологии, трудно предсказать, куда именно они будут развиваться, но всё это крайне интересно».

0

Подписывайтесь на наши группы:

Facebook Comments