Titulo

Дуже розумні. Коли квантові комп'ютери захоплять світ і як це торкнеться кожного з нас?

 Коли квантові комп'ютери стануть реальністю
Коли квантові комп'ютери стануть реальністю
Світ зневолять не просто повсталі машини, а комп'ютери, що надмірно порозумнішали. Можливо, ми навіть не помітимо, як це трапиться.
Новини про черговий квантовий прорив з'являються чи не кожного тижня. Деякі скептики кажуть, що ЗМІ дуже роздувають цю тематику на догоду гучним заголовкам, клікам і "лайкам". Частково так і є.інформуєhttps://nv.ua

Але це не скасовує того факту, що квантові комп'ютери стають все більш просунутими.
Якби вся наука виглядала як район мегаполісу, то квантові комп'ютери жили б на розі проспекту під назвою "Мені потрібні кошти" та бульвару "До еврики залишилося зовсім небагато", іронізує оглядач порталу The Next Web Трістан Грін.
Очікування дива, передчуття швидкого прориву, який змінить все, змушує великі компанії вкладати величезні кошти в квантові комп'ютери.
Це чудо, якого всі чекають, називається квантовою перевагою. І коли (і якщо) воно дійсно трапиться, і квантові комп'ютери перевершать за продуктивністю звичайні обчислювальні системи, в навколишньому світі зміниться так багато всього, що навіть саме людство може перестати існувати.
У Google, наприклад, заявляють, що цей момент вже фактично настав. Чи не брешуть?

Що таке квантова перевага?

Цей термін придумав в 2011 році фізик-теоретик Джон Прескіллу з Каліфорнійського технологічного інституту.
Якщо говорити простою мовою, квантова перевага – це якийсь момент в майбутньому, коли квантові комп'ютери в усьому перевершать звичайні комп'ютери.
Наприклад, вони будуть здатні виконувати звичайні обчислювальні завдання швидше і ефективніше. І при цьому не будуть являти собою гігантські конструкції вартістю в мільйони доларів.
Ні, зрозуміло, суперкомп'ютери, що займають цілі будівлі, завжди будуть затребувані для вирішення найважливіших наукових завдань. Але квантові комп'ютери тільки тоді по справжньому змінять "все", коли будуть представляти собою такі ж ноутбуки та планшети, як і сучасні класичні обчислювальні пристрої.
І зрозуміло, основним виграшем для всіх з моменту настання квантової переваги стануть безмежні можливості квантових обчислень.

А в чому суть?

Тут саме час згадати, що таке квантовий комп'ютер. Так називають обчислювальну систему, побудовану на основі квантової фізики. На відміну від звичайних комп'ютерів, в яких обчислювальна одиниця біт може мати лише одне з двох значень (0 або 1), в квантовому комп'ютері використовуються кубіти, кожен з яких може одночасно бути і нулем і одиницею.
Простіше кажучи, квантовий комп'ютер потужніший, ніж звичайний, завдяки своїй архітектурі.
Детальніше про це можна почитати тут.
Коли трапиться квантова перевага?
Ніхто не знає. Але ймовірно, досить скоро.
Подібно до того, як були відкриті таємниця польоту апаратів важче повітря або теорія відносності, йдеться про кропітку щоденну працю, яка рано чи пізно дає результат.
Власне, в останні десятиліття ми мали можливість спостерігати саме цей процес.
У 2001 році три американських фізики отримали Нобелівську премію за відкриття конденсату Бозе-Ейнштейна – по суті, це п'ятий стан матерії після твердого, рідкого, газоподібного і плазми.
За температури близької до абсолютного нуля рух атомів сповільнюється настільки, що їхня кінетична енергія стає рівною їхній видимій енергії. У цьому стані стає можливим один із феноменів квантової фізики – квантова заплутаність. Атоми стають пов'язаними і перестають існувати як індивідуальні одиниці.
Саме таким чином вдалося створити перші квантові комп'ютери, здатні здійснювати обчислення.
Таким ось чином, наприклад, був створений 72-кубітний квантовий комп'ютер Bristlecone від Google. Той самий, який став приводом для сумнівної заяви Google про те, що квантова перевага вже досягнута.

Про що говорить Google?

Голова лабораторії квантового штучного інтелекту Google Quantum AI Lab Джон Мартініс заявив, що створений ним і його колегами чіп фактично досяг квантової переваги.
Ну точніше, досягне ще до кінця цього року.

Як це перевірити?

Ось тут і виникає проблема. Якщо завдання полягає в тому, щоб створити комп'ютер, обчислювальні можливості якого перевершують можливості нинішньої техніки, то як ви перевірите отриманий результат?
Іншими словами, квантовий комп'ютер здійснює якісь обчислення, перевірити правильність яких ми просто не можемо.
В Google збираються вже в цього року провести експеримент, який полягатиме в наступному. Квантовому комп'ютеру поставлять завдання, яке під силу існуючим суперкомп'ютерам, але знаходиться на межі їхніх можливостей.
Це дасть можливість з одного боку показати, наскільки квантові комп'ютери швидші, з іншого боку, можливість перевірити їхні обчислення на суперкомп'ютері все ж збережеться.
Але все ж головною проблемою, пов'язаною з квантовими комп'ютерами, залишається не перевірка правильності обчислень, а квантовий шум.

Що ще за квантовий шум?

Джон Прескілл, автор терміну "квантова перевага", опублікував роботу, в якій пророкує, що головною проблемою квантових комп'ютерів стане загальна крихкість системи.
Шум не є великою проблемою для сучасних комп'ютерів, оскільки їхні ланцюги можна зробити досить жорсткими для того, щоб протистояти зовнішньому впливу, відводячи його в формі тепла.
Але квантові стани відрізняються надзвичайною крихкістю і можуть бути зруйновані шумом.
Сама по собі суперпозиція – стан одночасного нуля і одиниці – триває наносекунди. І порушити цей стан дуже легко. Один дослідник навіть якось порівняв підтримку суперпозиції зі спробою поставити яйце на кінчик голки.
Прескілл передбачає, що на вирішення цієї проблеми підуть десятиліття. Тим часом, деякі вчені вважають, що цю проблему неможливо вирішити взагалі.
Так ізраїльський фізик Гіл Калай відкрито говорить, що через проблеми шуму квантові комп'ютери ніколи не стануть масовим явищем.

Так про що тоді мова?

Якщо є такі перешкоди, можливо ніякого квантового переваги бути не може, а про квантові комп'ютери варто забути?
Ні. Вчені бачать відразу кілька потенційних рішень проблеми шуму. Серед них і тимчасові кристали (хоча ніхто до кінця не розуміє, що це таке) і, власне, конденсат Бозе-Ейнштейна і низка інших рішень.
Мало хто вірить в те, що квантова перевага настане буквально в нинішньому році, як про це хвалькувато заявляє Google.
Уже хоча б тому, що новий квантовий комп'ютер поки ще не довів свою спроможність, та й незрозуміло, які його експлуатаційні характеристики.
Однак, квантова перевага рано чи пізно станеться. І ось, що з цього вийде.

До речі, так, а що з цього вийде?

Якщо квантові комп'ютери настільки складні і дорогі, то чи не простіше обійтися без них? А то виглядає все це так, ніби для перевезення картоплі з дачі на міську квартиру фрахтується цілий надзвуковий лайнер.
Не зовсім, вважають деякі вчені.
Є ціла низка обчислювальних задач, з якими традиційні комп'ютери не здатні впоратися. Це і розшифровка генів, і рішення загадок Всесвіту. І функціонування штучного інтелекту, врешті-решт. І повноцінна віртуальна реальність.
Квантова перевага стане революцією не тільки тому, що комп'ютери самі по собі будуть більш досконалими. А тому що перед людством відкриються деякі перспективи, про які не могли мріяти навіть найсміливіші фантасти.

І як це торкнеться звичайних людей?

Можливо ви проживете років на двадцять довше, ніж ваші батьки завдяки медичним препаратам, які стануть можливими завдяки секвенируванню ДНК за допомогою квантових комп'ютерів.
За словами перебіжчика з ЦРУ Едварда Сноудена, Агентство національної безпеки США вже працює над своїм квантовим комп'ютером, який потрібен для злому існуючих систем комп'ютерного шифрування.
Уявіть собі ступінь ризику у сфері криптографіі. Ваші банківські транзакції захищені кодом, який вважається безпечним тому, що звичайні комп'ютери будуть ламати його тисячі років.
А тепер уявіть собі квантовий комп'ютер, який може розкрити цей код за хвилину.
Логічно припустити, що в епоху квантових комп'ютерів і криптографія стане квантовою, що дозволить забезпечити належний рівень захисту. Але що якщо технологія буде з'являтися не рівномірно по всьому світу, і спочатку буде доступна не всім.
Згадайте про шкільного вчителя однієї з африканських країн, який на уроках малював інтерфейс комп'ютера на дошці, тому що в школі просто немає комп'ютера.
Що якщо настане момент, коли квантові комп'ютери вже будуть у деяких зловмисників, але ще не з'являться у звичайних людей?
Знову таки, багато експертів пророкують, що поява квантових комп'ютерів може внести хаос в існуючий фінансовий світ. Квантові комп'ютери зможуть передбачати коливання біржових курсів і курсів валют. Той, хто першим почне їх використовувати в цій сфері, багато заробить і може просто обрушити цілі ринки.
Блокчейн, який тільки-тільки завоював довіру у всьому світі і став базовою технологією для багатьох відповідальних операцій, теж опиниться під загрозою. Квантові комп'ютери зможуть зламувати ключі, якими захищені ланцюжки даних. Про яку конфіденційість тут може йтися? Ну а разом з блокчейном настане кінець і криптовалют.
Хоча на їхнє місце найімовірніше прийдуть квантові валюти, але це вже буде зовсім інша історія.
І нарешті, ігри і віртуальна реальність. Потужність і швидкість обчислення, на які (теоретично) здатні квантові комп'ютери, в корені змінять ці індустрії.
Можливо, саме так і народиться справжня "Матриця".
Можливо, через 20 років ви будете подорожувати поверхнею Марса або спускатися на дно Маріанської западини, не виходячи з власного будинку і не ризикуючи скрутити собі шию саме завдяки квантовим комп'ютерам.
На платформі Blogger.