HighTech Команда под эгидой Google, которую возглавил Джон Мартинис, занимается разработкой улучшенных квантовых компьютеров. Цель их работы заключается в том, чтобы давать свой ответ на каждое новшество от конкурентов из D-Wave, Microsoft и IBM, каждый из которых занимается собственными проектами квантовых вычислительных машин. Однако разработки IBM и Microsoft довольно далеки от стадии, на которой их можно успешно применять. У команды Мартинса, в отличие от них, гораздо больше времени на свои исследования, так что они могут явить миру 100-кубитное устройство квантового отжига уже в 2017 году. Новейший чип от D-Wave уже носит на себе 1 097 кубитов, но это не значит, что высококачественный микрочип с меньшим количеством кубитов не найдет себе применения в квантовых вычислительных машинах. Устройство квантового отжига пока что может запускать лишь один-единственный алгоритм, и по счастливой случайности именно те сферы, которые он затрагивает, представляют для Google наибольший интерес. Вильям Оливер - старший научный сотрудник в лаборатории имени Линкольна Массачусетского технологического института, занимающийся изучением потенциала квантовых вычислений, заявил, что развитию квантовых технологий требуются решения, способные предоставить распознавание образов и машинное обучение.
Вот, что по этому поводу говорят Google: "Чтобы получить в результате работы настоящую эффективную технологию, нужно преодолеть множество недостатков и несостыковок существующих систем". Главная проблема кубитовых микрочипов от D-Wave заключается в их ненадежности и недостаточно крепком соединении кубитов друг с другом (в свою очередь, генеральный директор D-Wave Верн Бронвель заявил, что в его цели не входит соперничество с Google).
Мартинис и члены его команды должны освоить много вещей, чтобы создать рабочий продукт, поскольку кубиты крайне мало изучены и нестабильны. Они могут быть произведены множеством способов. Например, Мартинис использует алюминиевые петли и аккуратно охлаждает их, чтобы они приобрели сверхпроводниковые свойства. Проблемы возникают даже на этой стадии, ведь квантовые состояния очень легко расстроить или вовсе разрушить непропорциональным воздействием тепла или электромагнитного шума.
Кубиты предназначены для выполнения тех же функций, что и электрические транзисторы, которыми снабжены классические микрочипы и представляют собой бинарные биты информации, состоящие из 0 или 1. Однако главное отличие кубитов от привычных микрочипов в том, что они могут пребывать в определенном состоянии под названием суперпозиция: это значит, что кубит может быть одновременно и 0, и 1. Кубиты в суперпозиции могут связываться между собой, образуя феномен, известный как квантовая запутанность, суть которого заключается в том, что любое воздействие на один кубит мгновенно воздействует и на другой. Это интересное свойство позволяет квантовому компьютеру одной операцией выполнять объем работы несравнимо больший, чем классический компьютер. Вполне возможно, что и без того подавляющее преимущество квантового компьютера над классическими со временем будет только нарастать, так как объем данных, с которым они способны работать, постоянно увеличивается.
Продолжительность или, как ее называют, период когерентности суперпозиции, в которой могут находиться кубиты команды Мартиниса, в 10 000 раз превышает показатели чипов D-Wave.
Мартинис уверен в том, что программное обеспечение, созданное его командой, однажды поможет им построить для Google альтернативное квантовому отжигу устройство, характеристики которого не будут идти с ним ни в какое сравнение. Так называемый универсальный квантовый компьютер, теоретически может быть запрограммирован на решение любого типа задач, а не только математических.
Главная цель команды Мартиниса - представить миру полноценный 100-кубитный универсальный квантовый компьютер одновременно с завершением устройства квантового отжига, что произойдет примерно через два года. Это станет историческим прорывом в компьютерной науке, однако вряд ли рядовые программисты Google смогут его оценить. Робер МакДермотт, возглавляющий группу исследователей квантовых вычислений Висконсинского университета, заявляет, что чрезмерная сложность выполнения поверхностного кода и большое число кубитов, прогоняемых через программу проверки ошибок, сделает квантовый компьютер бесполезным для повседневных задач. Но Мартинис, напротив, считает, что если он добьется надежности системы, достаточной для полноценного функционирования 100 кубитов и сможет поместить их в квантовый чип, это откроет квантовым вычислениям широчайшие возможности. "Я уверен в этом. Увеличить период когерентности не так трудно, как достичь его",- заявил он.