В октябре 2019 года Google объявила о достижении «квантового превосходства»: созданный корпорацией квантовый компьютер за 200 секунд выполнил расчет, на который (по мнению исследователей Google) самому мощному в мире суперкомпьютеру Summit от IBM понадобилось бы 10 тысяч лет. Правда, их коллеги из IBM практически сразу опровергли эту информацию, заявив, что их компьютеру было бы достаточно чуть более двух суток. Возникшая между IT-гигантами дискуссия тут же привлекла повышенный интерес к теме квантовых вычислений. «Лента.ру» и портал «СберПро» рассказывают, чем квантовый компьютер отличается от обычного и что он умеет.
Квантовым компьютер назван ввиду того, что он использует в работе явления квантовой механики. Если в обычном компьютере биты могут принимать значения либо 0, либо 1, то квантовый компьютер оперирует кубитами, которые одновременно имеют значение и 0, и 1. Достигнутое ими квантовое превосходство означает, что квантовое вычислительное устройство превосходит классические компьютеры в вычислительной мощности.
Разработкой таких систем занимаются IBM, Google, Microsoft, Intel и китайская Alibaba. Спустя месяц после того, как компьютер Google достиг квантового превосходства, российская государственная компания «Росатом» объявила, что к 2024 году будет создан отечественный квантовый компьютер. Инвестиции в проект составят 23,7 миллиарда рублей, из которых 13,3 миллиарда придется на бюджетные средства, а 10,4 миллиарда — на частные инвестиции.
Однако до производства и тем более до выхода на рынок таких машин еще далеко. Квантовые вычисления находятся на этапе научных исследований, а для крупнейших ИТ-компаний участие в этом движении носит в основном имиджевый характер.
Тем не менее уже сейчас ученые прогнозируют большое количество областей применения квантовых компьютеров, среди которых, например, моделирование поведения сложных молекул для разработки уникальных лекарств и упреждающая диагностика заболеваний; появление новых материалов с уникальными характеристиками и защита информации (или, напротив, возможность взломать самую стойкую криптографическую защиту); решение сложных логистических задач, обучение нейросетей и настоящий искусственный интеллект. Во всех этих сферах применение квантовых компьютеров, как ожидается, способно привести не к линейным, «постепенным», а к революционным изменениям.
На сегодняшний день самый эффективный способ решать похожие задачи (который, однако, проигрывает в эффективности квантовым компьютерам) — это суперкомпьютеры, задействованные в работе не только учеными, но и крупным бизнесом. Например, в ноябре 2019 года Сбербанк представил самый производительный российский суперкомпьютер Christofari (названный так в честь первого клиента сберегательных касс России Николая Кристофари), возможности которого будут доступны пользователям облачного сервиса SberCloud.
В научной среде с помощью суперкомпьютера была решена амбициозная задача по исследованию генома человека. Это был международный проект, в котором принимали участие ученые США, Японии, Китая, Франции, Германии и Великобритании. Вместе они сумели выяснить последовательность трех миллиардов нуклеотидов в человеческом геноме.
Какие большие задачи стоят перед вычислительной техникой на сегодняшний день? Один из примеров — моделирование человеческого мозга. Подобные исследования, рассчитанные на 10-15 лет и привлекающие финансирование в десятки миллиардов долларов, стартовали в США, Японии, Китае и Евросоюзе (Human Brain Project). Но для решения этой задачи требуются более мощные суперкомпьютеры, чем применяемые сегодня.
Мгновенного прорыва в сфере квантовых вычислительных систем не ожидается. Для сравнения: привычные нам компьютеры потребовали 80 лет на совершенствование технологий, чтобы прийти к нынешним виду и набору функций — принципы их работы были заложены еще в 1940-х. Впрочем, в случае с квантовыми вычислениями путь от первых исследований и прототипов до полноценного выхода на рынок может занять меньше времени.
Подробнее о том, в каких отраслях применение квантовых компьютеров приведет к наиболее заметным результатам, читайте на новом портале для большого бизнеса «СберПро».