Квантов компютър: Тестът е направен, употреба в реалния свят е далеч

В класическите изчисления топлината се съгласува с времето, за да наложи ограничения върху възможното. В ерата на вакуумните лампи дългите изчисления не могат да бъдат завършени, защото оборудването ще изгори.

В средата на септември на уебсайта на НАСА се появи изследователска статия, създадена от учени от 14 институции и лаборатории, водени от Google AI Quantum в Mountain View. (Източник: Googleblog)

Правителството не трябва повече да се агитира за получаване на достъп до защитени комуникации в социалните медии, тъй като квантовият компютър, чийто пристигане току-що е заявено , ще направи криптографската сигурност излишна.

Това, което се твърди и оспорва

В средата на септември изследователска статия, създадена от учени от 14 институции и лаборатории, ръководена от Google AI Quantum в Маунтин Вю, се появи на уебсайта на НАСА и загадъчно изчезна, оставяйки научните и математическите общности да се хвърлят неспокойно след себе си. Тяхното вълнение не беше неоправдано, защото вестникът твърди квантово надмощие — разработването на квантова машина на име Sycamore, която може да решава проблеми, които класическите компютри не могат по практически причини.

В класическите изчисления топлината се съгласува с времето, за да наложи ограничения върху възможното. В ерата на вакуумните лампи дългите изчисления не могат да бъдат завършени, защото оборудването ще изгори. Съвременните полупроводникови интегрални схеми също генерират топлина, която не е достатъчна за изгаряне, но е достатъчна за забавяне. Google твърди, че Sycamore е решил проблем за около 200 секунди, което би отнело на суперкомпютър от най-висок клас около 10 000 години. Резултатите - в документа, който беше изчезнал загадъчно - официално се появиха в Nature в сряда, затвърждавайки твърдението, че е прекрачен прагът в изчисленията, очакван откакто Пол Бениоф, Ричард Файнман и Юри Манин откриха дискусията през 80-те години на миналия век.

Междувременно изследователи от IBM оспориха откритието на Sycamore, като твърдят, че класическият компютър изостава с 10 000 години, тъй като е бил неефективно конфигуриран. Те твърдят, че ритането на гумите и почистването на тапите ще затвори пролуката между ръката и юмрука. Въпросът остава в неизвестност, докато IBM не повтори теста за сравнение. Според метода на науката въпросът остава отворен, докато не публикува собствените си открития.

Множество състояния

Откакто канадският премиер Джъстин Трюдо изложи квантово изчисление на раздразнен журналист от Института по теоретична физика на периметъра не остава нищо особено за обясняване. Достатъчно е да се каже, че докато класическите машини обработват битове информация, представени от състоянията 0 и 1, представляващи включване и изключване, квантовите машини манипулират кубити или квантови битове. Те имат две свойства, които могат да обработват данни от по-висок порядък - суперпозиция и заплитане.

Въпреки че природата на квантовия и брутния свят са коренно различни, те могат да бъдат илюстрирани с аналогията с котката на Шрьодингер, нещастно животно, хванато в кутия с нещо потенциално смъртоносно, като контейнер с токсичен газ. В брутния свят приемаме, че котката е жива, докато газът не се освободи, след което е мъртва. Но на квантово ниво явленията се сриват в едно състояние само когато се наблюдават. Във всички останали моменти те съществуват във всички възможни състояния. Котката се вижда като мъртва или жива само когато наблюдателят отвори кутията. През всички останали моменти той е и мъртъв, и жив, в състояние на суперпозиция. Освен това, ако котката може да изпусне газа случайно, състоянието й и това на кутията са неразривно свързани.

Това е заплитане, което Айнщайн нарече призрачно действие от разстояние. Две заплетени субатомни частици могат да бъдат на светлинни години една от друга, но въпреки това да бъдат свързани. Квантовите компютри използват тези две свойства, за да постигнат скорости и изчислителни пространства, които биха победили класическата машина, като кодират данни в квантови състояния и извършват квантови операции върху тях.

Сундар Пичай с един от квантовите компютри на Google в лабораторията в Санта Барбара, Калифорния, САЩ. (Снимка чрез Reuters)

Предстоят мили

Какво означава идването на квантовите изчисления за вас и мен? Не много. Не веднага. Защото Sycamore извърши само сравнителен тест, който няма реална употреба и Google не може да го разгърне, за да постигне световно господство следващата седмица. Дори и да демонстрира квантово надмощие, може да отнеме години или десетилетия, преди технологията да бъде свободно достъпна.

Кубитите са стабилни само при криогенни температури и само правителства и големи корпорации могат да се надяват да държат квантов компютър в помещенията. Останалите от нас ще трябва да зависят от облачните изчисления и софтуера като услуга. Не е най-лъскавата система, ако се стремите да хакнете живата дневна светлина от Gmail, например.

Но първоначално правителствата и корпорациите биха били единствените потребители на квантовите изчисления, защото само те се интересуват от въпросите, на които отговаря. Квантовият компютър е позициониран от Файнман за моделиране на квантови системи. Сега той ще намери приложение в лабораториите за моделиране на системи, които съществуват в реалния свят само при екстремни условия, като в Големия адронен колайдер.

Компонент от квантовия компютър на Google в лабораторията в Санта Барбара, Калифорния, САЩ. (Снимка чрез Reuters)

Лабораториите ще могат да произвеждат авангардна работа, без да се налага да инвестират в широкомащабна инфраструктура и може да не се налага да си сътрудничат от различни държави и континенти. Квантовите компютри също биха били полезни за задачи, които обработват огромни количества данни. Извличането на данни и изкуственият интелект ще бъдат основни бенефициенти, заедно с науките, които се занимават с обеми данни, от астрономия до лингвистика.

Не пропускайте от Explained | Душян Чаутала: Стар над възрастта си, този 31-годишен „буда“ се свързва с всички

Тъмната страна

Тъмната страна на квантовите изчисления е разрушителният ефект, който ще има върху криптографското криптиране, което осигурява комуникациите и компютрите. Шифроването зависи от много големи прости числа, които служат като семена, от които се генерират и обменят криптографски ключове от страните в разговора. Работи, защото криптирането и декриптирането са оперативно асиметрични. За компютъра е по-лесно да умножи много големи прости числа, отколкото да разложи продукт до съставните му прости числа. Този диференциал запазва личните ви съобщения в WhatsApp, но ако шансовете се изравнят от експоненциално мощни компютри, поверителността онлайн би била мъртва.

Технологията не винаги е решението. Често това създава нови проблеми, а решението е в закона. Дълго след раждането на социалните медии и изкуствения интелект, сега има искания за тяхното регулиране. Би било разумно да се разработи регулаторна рамка за квантовите изчисления, преди тя да стане широко достъпна. Това е трансформативна технология, чието бъдещо използване в широк спектър от сектори от анализ на данни до геополитика не може да бъде напълно предвидено. В този смисъл това е по-скоро като ядрена технология, която беше регулирана от глобален режим 23 години след Хирошима от Договора за неразпространение. Би било полезно да се регулират квантовите изчисления сега или поне да се определят границите на законното им използване.

Споделете С Приятелите Си: