HighTech Компания Google создает устройство, которое проложит путь в новую компьютерную эру. Это квантовый компьютер, самый мощный из когда-либо созданных. Разрабатывается он для того, чтобы доказать, что машины, построенные на основе экзотической физики, могут превзойти самые лучшие суперкомпьютеры в мире.
Революция в сфере квантовых вычислительных систем зрела уже давно. В 1980-х годах теоретики поняли, что компьютер, созданный на основе квантовой механики, будет иметь огромный потенциал. Но создание такого устройства на практике - это совершенно другое дело. Лишь в последнее время появились возможности, благодаря которым квантовый компьютер может покинуть стены лабораторий и открыто показать все, на что он способен. Сегодня Google вынашивает амбициозные планы и хочет стать первым производителем супермощного квантового компьютера. И хотя планы компании не афишируются, исследователи полагают, что она находится на пороге технологического прорыва.
Цель, которую преследует одна из крупнейших IT-компаний в мире, получила название "квантовое превосходство". Она заключается в том, чтобы построить первый квантовый компьютер, способный выполнять задачи, которые не под силу классическому компьютеру.
"Они планируют осуществить это в течение ближайших двух лет", - говорит Скотт Ааронсон (Scott Aaronson) из Университета штата Техас.
Как они собираются это делать? Квантовые компьютеры обрабатывают данные, представленные в виде квантовых битов или кубитов. В отличие от классических битов (благодаря принципу квантовой суперпозиции) в кубитах может одновременно храниться и 0, и 1. Именно эта возможность превращает квантовые компьютеры в супермашины, имеющие непревзойденную вычислительную мощность. Но и обычные компьютеры тоже неплохо справляются со сложными задачами. Чтобы показать, что квантовые компьютеры имеют превосходство над полупроводниковыми собратьями, потребуется мощность в тысячи кубитов, а это выходит далеко за пределы текущей технической возможности.
Однако Google претендует на первый приз, делая ставку всего в 50 кубитов. Это слишком честолюбивая цель, ведь пока еще даже 9-кубитовый компьютер находится вне досягаемости. Чтобы добиться успеха, Google сосредотачивает внимание на непосильной для традиционных компьютеров задаче - имитации поведения случайного расположения квантовых схем.
Что касается квантовых схем, то любое небольшое изменение входных параметров может дать массу совершенно разных результатов. Классический компьютер не в состоянии работать с приближенными значениями, которые вводятся для упрощения задачи. Для того чтобы узнать, каков предел классических вычислений, Google обратился к Эдисону, одному из самых современных суперкомпьютеров в мире, который находится в США в Национальном научном вычислительном центре энергетических исследований. Поисковому гиганту пришлось моделировать поведение квантовых схем на все более и более крупных сетках кубитов, вплоть до сетки 6×7, состоящей из 42 кубитов.
Выполнять вычисления подобного рода очень трудно, потому что по мере увеличения размера сетки объем памяти, необходимый для хранения всех действий, быстро исчерпывается. Сетке 6×4 необходимо всего 268 мегабайт памяти. Сегодня таким объемом располагает даже самый бюджетный смартфон. Для сетки 6×7 потребовалось 70 терабайт, что, примерно, в 10 000 раз больше, чем требуется для работы ПК высокого класса.
На этой отметке пришлось остановиться, потому что для сетки еще большего размера создать требуемые условия пока не возможно: для 48 кубитов нужно 2.252 петабайт памяти. Этот объем почти вдвое превышает объем памяти самого мощного суперкомпьютера в мире. Если Google сможет создать 50-кубитовый компьютер, он станет настоящим чемпионом по мощности.
Амбиции компании Google
Не смотря на очевидные сложности в достижении своей цели, Google надеется избежать проблем, с которыми столкнулись другие конкуренты. Кстати, компания сама уже создала несколько квантовых прототипов. В прошлом году она даже заявила о том, что ее компьютер решил задачи в 100 миллионов раз быстрее, чем классический компьютер, который использовал квантовую машину D-Wave. Эксперты тут же отказались принимать этот факт всерьез, заявив, что несправедливо сравнивать возможности этих компьютеров.
В 2014 году компания пригласила Джона Мартиниса (John Martinis), специалиста из Университета Калифорнии, чтобы он помог разработать Google собственные сверхпроводящие кубиты. Именно Мартинис и его коллеги работают сейчас над достижением квантового превосходства в 50 кубитов. Многие считают, что они получат положительный результат в ближайшее время. "Я думаю, это достижимо в течение двух-трех лет", - говорит Маттиас Тройер (Matthias Troyer) из швейцарского Федерального технологического институте в Цюрихе. "Они конкретно и пошагово показали то, как будут это делать".
Может быть, Мартинис выполнит работу к концу этого года, но это маловероятно. По самым оптимистичным прогнозам результата можно ожидать в конце следующего года. И даже если удастся достичь его в течение следующих пяти лет, это будет огромный шаг вперед.
Первый успешный эксперимент в рамках проекта квантового превосходства не даст компьютеры, способные решить любую из существующих задач. Некоторые задачи, как считает современная теория, потребуют гораздо более мощных машин. Однако наличие работающего маленького квантового компьютера может стимулировать процесс инноваций. А это уже станет началом новой эры.
Решение проблемы создания 50-кубитового устройства поможет Google подготовиться к созданию чего-то большего. "Это приблизит нас к тому моменту, когда можно будет построить полномасштабную машину" - говорит Иэн Уолмсли (Ian Walmsley) из Оксфордского университета.
Чтобы в долгосрочной перспективе получать от квантовых компьютеров реальную пользу, нужно будет разработать надежный метод коррекции ошибок, который уменьшит неустойчивость квантовых состояний. Мартинис и другие специалисты тоже работают над этим, но данная проблема займет больше времени, чем осуществление планов по достижению квантового превосходства. Тем не менее, как считает Тройер, события развиваются гораздо быстрее, чем ожидалось. Пришло время продвигать квантовые вычисления от науки к инженерии и создавать новые, более совершенные устройства.
Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний