Что такое кубитный процессор
Шаг к квантовому превосходству: 49-кубитный квантовый компьютер от Intel
В октябре прошлого года Intel объявили о релизе 17-кубитного чипа. Но уже спустя три месяца на CES 2018 компания продемонстрировала 49-кубитный квантовый чип Tangle Lake, который, как надеются ученые, станет важным компонентом в достижении квантового превосходства, так как теоретически 49-кубитный квантовый компьютер может превзойти по вычислительной мощности все суперкомпьютеры в мире (на некоторых задачах).
Об особенностях Tangle Lake и ситуации на рынке квантовых машин расскажем далее.
Квантовый компьютер для хранения информации вместо традиционных битов использует кубиты. Их работа основана на принципах суперпозиции и запутанности. Согласно принципу суперпозиции кубиты могут находиться в состоянии 1 и 0 одновременно, а запутанность позволяет квантовым состояниям объектов зависеть друг от друга. Это позволяет квантовым машинам решать некоторые задачи быстрее, чем классические компьютеры (немного о принципах работы квантовых компьютеров мы писали в наших прошлых материалах: этом и этом).
Физики предположили, что квантовый компьютер с 49-кубитами будет обладать большей производительностью, чем мировые суперкомпьютеры. Однако создание чипов такого класса довольно сложная задача. Кубиты — объекты хрупкие и поддерживать суперпозицию они могут всего несколько наносекунд. При этом колебания температуры или сторонняя молекула могут легко нарушить суперпозицию — произойдет декогеренция.
Чтобы решить эту проблему физики создают коды устойчивые к ошибкам, используют низкие температуры и ловушки Пеннинга, разрабатывают новые алгоритмы и пр. Этим занимаются и в компании Intel.
Особенности чипа Intel
Новый чип Intel назван Tangle Lake в честь группы озёр на Аляске. Название служит отсылкой к низким температурам и «запутанности».
Устройство построено на базе предыдущей разработки Intel с 17 сверхпроводящими кубитами. Число 17 было выбрано не случайно: именно столько кубитов нужно, чтобы запустить квантовый код коррекции ошибок, который впервые продемонстрировала команда Google. Tangle Lake стал важным шагом для Intel, потому что 49 кубитов позволили исследователям улучшить код коррекции ошибок.
Кроме того Intel снабдила 49-кубитный чип технологией flip chip, чтобы транслировать сигналы с большей скоростью и меньшим количеством помех при тесном расположении контактов. Архитектура устройства строится с использованием контуров из сверхпроводящего металла, поэтому требует охлаждения до 20 мК. Однако Intel намерена повысить температуру в следующих разработках.
Развитие квантовой экосистемы
Компания Intel активно работает для того, чтобы первой создать рабочую квантовую систему. Майк Мэйберри (Mike Mayberry), глава Intel Labs, считает, что квантовые компьютеры смогут решать прикладные задачи и достигнут коммерческого успеха через 5–7 лет.
Поэтому Intel заключила партнерские отношения с QuTech и другими компаниями, чтобы разрабатывать и тестировать различные аппаратные и программно-аппаратные системы для квантовых вычислений. Потребность в большом количестве кубитов побудила компанию дополнительно направить инвестиции на разработку решений на основе спиновых кубитов.
Спиновые состояния электронов и атомных ядер рассматриваются на роль кандидатов в логические состояния кубитов. Спиновые кубиты меньше по размеру, чем сверхпроводящие, а также в теории должны быть более надежными. Поэтому их можно будет масштабировать быстрее и с меньшим количеством ошибок.
В Intel уже знают, как реализовывать спиновые кубиты в кремнии по 300-мм технологии и считают, что технология поможет ускорить разработку полноценной квантовой системы.
Помимо Intel на кремний обратили внимание и австралийские ученые: им удалось разработать концепцию flip-flop-кубитов («кубитов-перевертышей»). Flip-flop-кубиты представляют собой атомы фосфора, помещенные в кремний. Сам кубит состоит из спина электрона и спина атомного ядра фосфора. За счет электрического поля кубит меняет свое состояние: если вектор спина электрона направлен вниз, а атома — вверх, то это ноль, иначе — единица. Поэтому они называются кубиты-перевертыши. Ученые надеются представить систему из 10 flip-flop-кубитов к 2022 году.
Ситуация на рынке
Над квантовыми компьютерами работают и другие компании. Некоторые, например, D-Wave, уже продают готовые решения (однако отметим, что их решение работает по принципу квантового отжига).
Там же на CES 2018 команда IBM представила прототип 50-кубитного квантового компьютера, о разработке которого говорилось ещё в ноябре 2017, похожего на стимпанк-люстру. Система занимает 10 квадратных метров, а ее процессор нужно охлаждать до 10 мК, что на 10 мК ближе к абсолютному нулю, по сравнению с разработкой от Intel.
Молодая компания Rigetti также стремится к квантовому превосходству: одна из ключевых разработок стартапа — Forest 1.2, которая предоставляет доступ к 26-кубитной виртуальной машине.
Компания ID Quantique предлагает сервисы для защиты данных на основе квантового шифрования, а Qubitekk работает над созданием универсального квантового компьютера — компьютера, который можно будет запрограммировать произвольным образом для решения широкого спектра задач.
Характеристики квантовых компьютеров
Мощность квантового компьютера измеряется в кубитах, базовой единице измерения в квантовом компьютере. Источник.
Я делаю фейспалм после каждого прочтения подобной фразы. До добра это не довело, начало садиться зрение; скоро придется обращаться к Meklon.
Думаю, пора несколько систематизировать основные параметры квантового компьютера. Их несколько:
Количество кубитов
Тут все очевидно, чем больше, тем лучше. На деле же, за кубиты нужно платить, и в идеале нужно покупать ровно столько кубитов, сколько требуется для выполнения задачи. Для разработчика эксклюзивных игровых автоматов достаточно одного кубита на автомат (для генерации рандома). Для «брутфорса» RSA-2048 — как минимум 2048 кубитов.
Самые распиаренные квантовые алгоритмы носят имена Гровера и Шора. Гровер позволяет «хакать» хеши. Для краха биткоина нужны компьютеры с как минимум 256 кубитами на борту (можно пошаманить со сложностью биткоина, но давайте остановимся на этой круглой цифре). Шор позволяет факторизовать числа. Для факторизации числа длиной n двоичных разрядов нужно как минимум n кубитов.
Текущий максимум: 50 кубитов (уже 72?). И на самом деле, 50 кубитов это предел. Предел симуляции квантового компьютера. В теории, мы можем симулировать любое число кубитов на классических вычислителях. На практике, добавление одного кубита в симуляцию требует удвоения классических вычислителей. Добавьте сюда слухи об удвоении кубитов каждый год, и задайте себе вопрос: как дебажить алгоритмы для 256\512\1024\2048 кубитов? Симулятора нет, на квантовом процессоре брейк-поинт не поставишь.
Время удержания когерентности (время декогеренции)
Когеренция и когерентность — это не одно и то же. Я предпочитаю сравнивать когерентность с регенерацией оперативной памяти. На планке RAM миллиарды ячеек, на каждой висит заряд, нулевой или единичный. У этого заряда есть очень интересное свойство — он стекает. Изначально «единичная» ячейка становится ячейкой на 0.99, затем 0.98, и так далее. Соответственно, на нулевой накапливается 0.01, 0.02, 0.03… Приходится этот заряд обновлять, «регенерировать». Все, что меньше половины, сбрасывается до нуля, все остальное добивается до единицы.
Квантовые процессоры регенерировать не получится. Соответственно, на все вычисления есть один цикл, до первого «потекшего» кубита. Время до первого «подтека» и называется временем декогеренции. Когерентность же это состояние, когда кубиты еще не «протекли». Здесь можно посмотреть чуть более взрослые объяснения.
Декогеренция связана с числом кубитов: чем больше кубитов, тем сложнее удерживать когерентность. С другой стороны, при наличии большого числа кубитов можно пустить часть из них на коррекцию ошибок, связанных с декогеренцией. Отсюда вытекает, что количество кубитов само по себе ничего не решает. Можно удвоить количество кубитов, и потратить 90% из них на фиксацию декогеренции.
Приблизительно здесь возникает понятие логического кубита. Грубо говоря, если у вас есть процессор на 100 кубитов, но 40 из них направлены на фиксацию декогерентности — у вас остаются 60 логических кубитов. Тех, на которых вы исполняете ваш алгоритм. Концепт логических кубитов сейчас скорее теоретический, про практические реализации лично я не слышал.
Ошибки и их коррекция
Еще один бич квантовых процессоров. Если вы инвертируете кубит, с вероятностью в 2% операция закончится ошибкой. Если вы запутываете 2 кубита, вероятность ошибки достигает 8%. Возьмите число в 256 битов, захешируйте его на SHA-256, посчитайте количество операций, посчитайте вероятность выполнить ВСЕ эти операции безошибочно.
Математики предоставляют решение: коррекция ошибок. Алгоритмы есть. Реализация одного запутывания 2 логических кубитов требует 100.000 физических кубитов. Битко-капец наступит нескоро.
Архитектура процессора
Строго говоря, квантовых компьютеров нет. Есть только квантовые процессоры. Зачем нужна оперативка, когда время на работу ограничивается миллисекундами? Я программирую на Q#, но это язык высокого уровня. Выделил себе 15 кубитов, и делай с ними что хочешь. Захотел, запутал первый кубит с десятым. Возжелал — запутал первые шесть.
На реальном процессоре такой свободы нет. Попросил запутать первый кубит с 15 — компилятор сгенерирует 26 дополнительных операций. Если повезет. Если не повезет — сгенерирует сотню. Дело в том, что кубит может запутываться только с соседями. Больше, чем 6 соседей на кубит, я не видел. В принципе, есть оптимизирующие квантовые программы компиляторы, но они пока скорее теоретические.
У каждого процессора свой набор инструкций, и связи между кубитами различаются. В идеальном мире у нас есть произвольные Rx, Ry, Rz, и их комбинации, плюс свободное запутывание по десятку признаков, плюс Swap: посмотрите на операторы в Quirk. В реале же у нас имеется несколько пар кубитов, и запутывание CNOT (q[0], q[1]) обходится в одну операцию, а CNOT(q[1], q[0]) — уже в 7. А когерентность тает…
Цена, доступность, условия содержания, время амортизации, инструменты программирования…
Цены не афишируются, доступность рядовому гражданину околонулевая, время амортизации на практике не посчитано, инструменты программирования только зарождаются. Документация на arxiv.org.
Так какую же информация требовать от экспертов при выпуске нового квантового компьютера?
Вот бы каждая статья про новый квантовый компьютер начиналась с двух характеристик — количества одновременного спутанных кубитов, и времени удержания кубитов.
Или ещё лучше — с времени выполнения простейшего бенчмарка, например нахождения простых множителей числа 91.
Квантовые процессоры поступают в продажу: что они могут и для чего созданы?
В 2020 году специалист по квантовой физике Алессандро Бруно и выпускник технологического университета TU Delft Маттейс Райлаарсдам основали компанию QuantWare. Их партнерство не было случайным: специалисты познакомились во время реализации одного из проектов в компании QuTech при TU Delft.
В течение года компания активно развивалась, главная ее цель — создание доступных квантовых процессоров и сопутствующих систем. В целом, создание квантовых процессоров — далеко не новость. Google, IBM и прочие компании сообщали о создании собственных квантовых компьютеров несколько лет назад. Сейчас к некоторым из таких устройств можно получить доступ для оценки их возможностей. Правда, не напрямую, а через «облако». А вот QuantWare дает возможность заказать свои разработки всем желающим. Что это за системы и на что они способны?
5-кубитные процессоры
Да, эти чипы — только начало. Мощными и производительными назвать их нельзя (в сравнении, конечно, с системами будущего, которые описывают специалисты по квантовым компьютерам). Но они созданы для того, чтобы научные сотрудники, коммерческие компании и правительственные организации могли оценить достоинства чипов нового типа.
По словам разработчиков, квантовые чипы — 5-кубитные, они базируются на так называемых трансмонах. Это сверхпроводящие заряд-кубиты, которые разработаны для того, чтобы иметь сниженную чувствительность к зарядовому шуму. Термин «трансмон» расшифровывается как «Transmission line shunted plasma oscillation qubit» (плазменный колебательный кубит, шунтированный по линии передачи). Процессоры, которые выполнены по этой технологии, получили название Soprano.
В этом году IBM запустила квантовые компьютеры на основе процессоров в 27 кубитов. К 2023 году компания собирается выпустить квантовый ПК с процессором в четыре раза мощнее. Корпорация Google еще в 2019 году заявила о создании первого в мире 54-кубитного процессора. Компьютер на его основе выполнил специфические расчеты, на которые у обычного ПК ушли бы тысячи, если бы не десятки тысяч лет.
Но, как говорилось выше, все эти технологии практически недоступны для массового пользователя. А вот новые 5-кубитные процессоры можно приобрести. По мнению разработчиков, значение этих чипов можно сравнить со значением процессоров Intel 4004 именно потому, что это первые доступные процессоры.
Особенности квантовых чипов
Сверхпроводящие кубиты, на которых базируется технология, легко настраиваются, они просты как в управлении, так и в масштабировании. Соответственно, оборудование на их основе можно масштабировать как угодно. Что касается доступных функций, то это фильтры Перселла, сверхпроводящие кремниевые переходы и воздушные мосты.
Точность работы кубита в новом чипе составляет 99,9% — по мнению создателей технологии, этого вполне достаточно для решения большинства вычислений. К слову, именно точность — одна из проблем квантовых компьютеров, поскольку при их создании необходимо держать баланс между количеством кубитов и точностью вычислений. Чем больше кубитов, тем быстрее накапливаются ошибки и происходит декогеренция системы. После этого компьютер «идет вразнос», если так можно выразиться, и вычисляет что угодно, но только не то, что ему дали в качестве исходной задачи.
5 кубитов — тот объем, который позволяет придерживаться неплохой точности вычислений. Ну и не стоит забывать, что это чипы, которые не позиционируются как «суперпроизводительные». Они предназначаются для проведения тестов в полевых условиях научными организациями, компаниями и правительственными учреждениями.
Преимущество новинки именно в том, что она сочетается с современными электронными устройствами — управлять чипами можно посредством сигналов миллиметрового диапазона радиоволн. Конечно, есть и проблемы, главная из которых в том, что чипы работают лишь в условиях сверхнизких температур, чего в обычных условиях не достигнешь. Тем не менее, организации, которым доступны криотехнологии, могут создавать гибридные вычислительные системы на основе новых процессоров. Исследования в этом направлении ведет, например, корпорация Intel. У нее уже есть технология Horse Ridge, на основе которой можно строить гибридные квантово-электронные компьютеры с применением криотехнологий.
Как небольшому стартапу удалось создать квантовый процессор?
Все просто: партнерам не пришлось строить собственные лаборатории, что, конечно, неподъемно для небольшой компании. Помогать согласился Университет Делфта, у которого есть обширный научно-исследовательский центр по нанотехнологиям — Kavli Nanolab. В запасе у центра — продвинутое оборудование и собственные ноу-хау.
Сейчас разработчики планируют удваивать количество кубитов в своих процессорах каждый год. Если все получится, то мир, возможно, сможет начать постепенный переход в квантовую эру. Основатели компании считают, что «точка бифуркации» для квантовой вычислительной техники наступит в 2025 году или даже раньше. Именно после этой даты квантовые технологии станут распространяться гораздо активнее, чем сейчас, да и использовать их можно будет в большом количестве отраслей.
Что такое квантовый компьютер? Разбор
Интересно, а какая сторона у монетки в тот момент, когда она в воздухе? Орел или решка, горит или не горит, открытое или закрытое, 1 или 0. Все это примеры двоичной системы, то есть системы, которая имеет всего два возможных состояния. Все современные процессоры в своем фундаменте основаны именно на этом!
При правильной организации транзисторов и логических схем можно сделать практически все! Или все-таки нет?
Современные процессоры это произведение технологического искусства, за которым стоят многие десятки, а то и сотни лет фундаментальных исследований. И это одни из самых высокотехнологичных устройств в истории человечества! Мы о них уже не раз рассказывали, вспомните хотя бы процесс их создания!
Процессоры постоянно развиваются, мощности растут, количество данных увеличивается, современные дата-центры ворочают данные сотнями петабайт (10 в 15 степени = 1 000 000 000 000 000 байт). Но что если я скажу что на самом деле все наши компьютеры совсем не всесильны!
Например, если мы говорим о BigData (больших данных) то обычным компьютерам могут потребоваться года, а то и тысячи лет для того, чтобы обработать данные, рассчитать нужный вариант и выдать результат.
И тут на сцену выходят квантовые компьютеры. Но что такое квантовые компьютеры на самом деле? Чем они отличаются от обычных? Действительно ли они такие мощные? Будет ли на них CS:GO идти в 100 тысяч ФПС?
Небольшая затравочка — мы вам расскажем, как любой из вас может уже сегодня попробовать воспользоваться квантовым компьютером!
Устраивайтесь поудобнее, наливайте чай, будет интересно.
Глава 1. Чем плохи обычные компьютеры?
Начнем с очень простого классического примера.
Представим, что у вас есть самый мощный суперкомпьютер в мире. Это компьютер Фугаку. Его производительность составляет 415 ПетаФлопс.
Давайте дадим ему следующую задачку: надо распределить три человека в две машины такси. Сколько у нас есть вариантов? Нетрудно понять что таких вариантов 8, то есть это 2*2*2 или 2 в третьей степени.
Как быстро наш суперкомпьютер справится с этой задачей? Мгновенно! Задачка-то элементарная.
А теперь давайте возьмем 25 человек и рассадим их по двум шикарным лимузинам, получим 2 в 25 степени или 33 554 432 варианта. Поверьте, это число тоже плевое дело для нашего суперкомпьютера.
А теперь 100 человек и 2 автобуса, сколько вариантов?
Считаем: 2 в 100 степени — это примерно 1.27 x 1030 или 1,267,650,600,228,229,401,496,703,205,376 вариантов.
Теперь нашему суперкомпьютеру на перебор всех вариантов понадобится примерно 4.6*10^+35 (4.6 на 10 в 35 степени) лет. А это уже очень и очень много. Такой расчет займет больше времени чем суммарная жизнь сотен вселенных.
Суммарная жизнь нашей вселенной: 14 миллиардов лет или 14 на 10 в 9 степени.
Даже если мы объединим все компьютеры в мире ради решения, казалось бы, такой простой задачки как рассадка 100 человек по 2 автобусам — мы получим решение, практически никогда!
И что же? Все? Выхода нет?
Есть, ведь квантовые компьютеры будут способны решить эту задачку за секунды!
И уж поверьте — использоваться они будут совсем не для рассадки 100 человек по 2 автобусам!
Глава 2. Сравнение. Биты и Кубиты
Давайте разберемся, в чем же принципиальная разница.
Мы знаем, что классический процессор состоит из транзисторов и они могут пропускать или не пропускать ток, то есть быть в состоянии 1 или 0 — это и есть БИТ информации. Кстати, рекомендую посмотреть наше видео о том как работают процессоры.
Вернемся к нашему примеру с двумя такси и тремя людьми. Каждый человек может быть либо в одной, либо в другой машине — 1 или 0.
Для решения процессору надо пройти через абсолютно все варианты один за одним и выбрать те, которые подходят под заданные условия.
В квантовых компьютерах используются тоже биты, только квантовые и они принципиально отличаются от обычных транзисторов.
Они так и называются Quantum Bits, или Кубиты.
Что же такое кубиты?
Кубиты — это специальные квантовые объекты, настолько маленькие, что уже подчиняются законам квантового мира. Их главное свойство — они способны находиться одновременно в 2 состояниях, то есть в особом состоянии — суперпозиции.
Фактически, это и есть принципиальное отличие кубитов от обычных битов, которые могут быть только 1 или 0.
Суперпозиция — это нечто потрясающее. Считайте что кубиты — это одновременно открытая и закрытая дверь, или горящая и не горящая лампочка….
В нашем случае они одновременно 1 и 0!
Но квантовая механика говорит нам, что квантовый объект, то есть кубит, находится в суперпозиции, пока ты его не измеришь. Помните монетку — это идеальный пример суперпозиции — пока она в воздухе она одновременно и орел, и решка, но как только я ее поймал — все: либо орел, либо решка! Состояние определилось.
Надо понять, что эти кубиты и их поведение выбираются совсем не случайно — эти квантовые системы очень строго определены и их поведение известно. Они подчиняются законам квантовой механики!
Квантовый компьютер внутри
Говоря о самом устройстве, если мы привыкли к полупроводникам и кремнию в обычных процессорах, то в случае квантовых компьютеров люди все еще ищут, какие именно квантовые объекты лучше всего использовать для того, чтобы они выступили кубитами. Сейчас вариантов очень много — это могут быть и электроны со своим спином или, например, фотоны и их поляризация. Вариантов множество.
И это далеко не единственная сложность, с которой столкнулись ученые! Дело в том, что квантовые кубиты довольно нестабильны и их надо держать в холодном месте, чтобы можно было контролировать.
И если вы думаете, что для этого будет достаточно водяного охлаждения вашего системника, отчасти вы правы, только если залить туда жидкий Гелий, температура которого ниже минус двухсот семидесяти градусов Цельсия! А для его получения используются вот такие вот здоровые бочки.
Фактически, квантовые компьютеры — это одни из самых холодных мест во вселенной!
Принцип работы квантового компьютера
Давайте вернемся к нашей задачке про трех людей и две машины и рассмотрим ее с точки зрения квантового компьютера:
Для решения подобной системы нам понадобится компьютер с 3 кубитами.
Помните, что классический компьютер должен был пройти все варианты один за одним? Так вот поскольку кубиты одновременно имеют состояния «1» и «0», то и пройти через все варианты он сможет, фактически одновременно!
Знаю, что прозвучит максимально странно, но представьте, что в данной ситуации наши три кубита создают 8 различных параллельных миров, в каждом из которых существует одно решение, а потом они все собираются в один! Реально «Мстители» какие-то!
Но что же получается? Он выдает все варианты сразу, а как получить правильный?
Для этого существуют специальные математические операторы, например оператор Грувера, который позволяет нам определять правильные результаты вычислений квантовых систем! Это специальная функция, которая среди всех возможных вариантов находит нужный нам.
Помните задачку про 100 человек в 2 автобуса, которую не смогли бы решить все современные компьютеры вместе взятые? Для квантового компьютера со 100 кубитами эта задачка все равно что семечку щелкнуть! То есть компьютер находится одновременно в 2 в 100 степени состояний, а именно:
1,267,650,600,228,229,401,496,703,205,376 — вот столько состояний одновременно! Столько параллельных миров!
Думаете, что всё это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? Да, вы правы. Есть куча нюансов и ограничений. Например, ошибка. Проблема в том, что кубиты, в отличие от обычных битов, не определены строго.
У них есть определенная вероятность нахождения в состоянии 1 или 0. Поэтому есть вероятность ошибки и чем больше кубитов в системе, тем больше суммарная вероятность, что система выдаст неправильный ответ. Поэтому зачастую надо провести несколько расчетов одной и той же задачи, чтобы получить верный ответ.
Ну то есть как верный? Он всегда будет содержать в себе минимальную возможность ошибки вследствие своей сложной квантовой природы, но ее можно сделать ничтожно малой, просто прогнав вычисления множество раз!
Квантовые компьютеры сегодня
Теперь перейдем к самому интересному — какое состояние сейчас у квантового компьютера? А то их пока как-то не наблюдается на полках магазинов!
На самом деле все, что я описал выше, это не такая уж и фантастика. Квантовые компьютеры уже среди нас и уже работают. Их разработкой занимаются GOOGLE, IBM, INTEL, MICROSOFT и другие компании поменьше. Кроме того в каждом большом институте есть исследовательские группы, которые занимаются разработкой и исследованием квантовых компьютеров.
Сундар Пичаи и Дэниэл Сэнк с квантовым компьютером Google. Октябрь 2019
В октябре прошлого года, в журнале Nature, Google выложила статью, которая шарахнула по всему миру огромными заголовками — КВАНТОВОЕ ПРЕВОСХОДСТВО!
В Google создали квантовый компьютер с 53 кубитами и смогли решить задачку, за 200 секунд, на решение которой у обычного компьютера ушло бы 10000 лет!
Конечно IBM было очень обидно и они начали говорить, что задача слишком специальная, и вообще не 10000 лет, а 2.5 дня, но факт остается фактом — квантовое превосходство было достигнуто в определенной степени!
Так что теперь вопрос считанных лет, когда квантовые компьютеры начнут использоваться повсеместно! IBM, например, только что анонсировали что в 2023 году создадут коммерческий квантовый компьютер с 1121 кубитами!
Чтобы вы понимали калькулятор Google даже не считает сколько будет 2 в 1121 степени, а просто говорит — бесконечность! И это совсем не предел.
Уже ведется разработка компьютеров на миллионы кубитов — именно они откроют истинный потенциал квантовых вычислений.
Более того, вы уже сейчас можете попробовать самостоятельно попробовать квантовые вычисления! IBM предлагает облачный доступ к самым современным квантовым компьютерам. Вы можете изучать, разрабатывать и запускать программы с помощью IBM Quantum Experience.
Но зачем вообще нужны квантовые компьютеры и где они будут применяться?
Естественно, не для распихивания людей по автобусам.
Задач множество. Главная — базы данных и поиск по ним, работа с BigData станет невероятно быстрой. Shazam, прокладывание маршрутов, нейронные сети, искусственный интеллект — все это получит невероятный толчок! Кроме того симуляции и моделирование квантовых систем! Зачем это надо — спросите вы?
Это очень важно, так как появится возможность строить модели взаимодействия сложных белковых соединений.
Это станет очень важным шагом для медицины, открывающим просто умопомрачительные просторы для создания будущих лекарств, понимания того как на нас влияют разные вирусы и так далее. Простор огромен!
Чтобы вы примерно понимали какая это сложная задачка, мы вернемся в примеру с монеткой. Представьте что вам надо заранее смоделировать что выпадет — орел или решка.
Надо учесть силу броска, плотность воздуха, температуру и кучу других факторов. Сложно? Ну не так уж!
А теперь представьте, что у вас не один человек, который кидает монетку, а миллион разных людей, в разных местах, по-разному кидают монетки. И вам надо рассчитать что выпадет у всех! Вот примерно настолько сложная эта модель о взаимодействии белков.
Кроме того, вы наверняка слышали о том, что квантовые компьютеры сделают наши пароли просто пшиком, который можно будет подобрать за секунды. Но это уже совсем другая тема…
Вывод
Какой вывод из всего этого мы можем сделать, квантовый компьютер — это принципиально новая система. Она отличается от обычных компьютеров в самом фундаменте, в физических основах на которых работает.
Их на самом деле даже нельзя сравнивать! Это все равно, что сравнивать обычные счеты и современные компьютеры!
И конечно есть большие сомнения, что вы когда-нибудь сможете прийти в магазин и купить свой маленький квантовый процессор. Но они вам и не нужны. Квантовые компьютеры для обычного пользователя станут как современные дата-центры, то есть нашими невидимыми помощниками, которые расположены далеко и которые просто делают нашу жизнь лучше или как минимум другой!