В прошлую среду, 3 мая, ученые из Китайского научно-технического университета сделали большое заявление в Шанхае – они представили первый прототип квантового компьютера. О технологии, которая в скором будущем превзойдет классические компьютеры и изменит наш мир.
Строго говоря, бьются ученые над этой задачей и имеют некоторые успехи не только в Поднебесной. Однако именно китайские ученые сейчас в авангарде прогресса и превзошли всех в двух важных аспектах: числе контролируемых квантовых битов и числе контролируемых сверхпроводящих кубитов. Частота дискредитации прототипа по меньшей мере в 24 000 раз выше любого международного аналога. По оценкам создателей, к концу 2017 года они смогут построить прототип на уровне производительности современных ноутбуков, а к 2020 году превзойти самый мощный из существующих в мире суперкомпьютеров.
По словам Pan Jianwei, ведущего квантового физика проекта, квантовый компьютер использует фундаментальный принцип квантовой суперпозиции, который позволяет производить параллельно сверхбыстрые вычисления. В классическом компьютере на основе кремния, информация записывается в двух состояниях: ноль или единица. В то время как в квантовом компьютере информация может существовать в обоих состояниях одновременно. Мощность компьютера растет экспоненциально вместе с числом контролируемых квантовых битов. В фотонных системах команда Pan Jianwei первой достигла 5,6, 8 и 10 контролируемых сверхпроводящих кубитов в мире.
Чтобы понять, насколько прорывной является технология, надо еще раз напомнить, как записывается информация в классических компьютерах. Любая информация может быть сведена до уровня элементарной единицы. При создании процессов сейчас повсеместно используется кремний, который является полупроводником. Например, компания Intel разрабатывает процессоры на основе 10-нм технологического процесса, в плане 7 нм и 5 нм. Насколько это мало? Для сравнения толщина человеческого волоса 100 микронов, типичной бактерии 1 микрометра (микрона), диаметр ВИЧ 100 нанометров (0.1 микрона). Т.е. сегодняшние интегральные схемы тоньше, чем некоторые вирусы, но толще чем двойная спираль ДНК, ширина которой составляет 2 нанометра.
Как можно ожидать, с дальнейшей миниатюризацией, когда ученые пытаются создать структуры толщиной в несколько атомов, они сталкиваются все с большими проблемами. Теоретически можно достигнуть физического предела транзисторов в 1 нм, но это только на бумаге, так как уже много раньше может наступить квантовая неопределенность. Не вдаваясь в подробности можно также выделить избыточный нагрев, утечку электрического тока, фундаментальную проблему волновой природы света. Как альтернативы кремнию, дешевому и доступному, навскидку можно назвать целый ряд решений, таких как арсенид галлия, графен, углеродные нанотрубки. Решение китайских ученых видится намного более смелым и новаторским.
Квантовые компьютеры открывают почти безграничные возможности для человечества. Вот только некоторые из них, упомянутые учеными:
- Повсеместное наблюдение и распознавание лиц всех жителей планеты в реальном времени
- Постоянный анализ общественного транспорта с идентификацией проблемных участков и предотвращением пробок
- Создание новых лекарств и материалов
- Поиск пригодных для жизни планет в космосе
Особняком стоит упомянуть и следующие возможности:
- Изучение человеческого сознания
- Создание невообразимо мощного искусственного интеллекта
В недавнем интервью немецкий ученый Jürgen Schmidhuber, один из немногих гуру машинного обучения, на трудах которого основана работа Siri, Alexa и Google Assistant, предсказывает, что искусственный интеллект превзойдет человеческий к 2050 году. Вместе с открытиями китайских ученых закон Мура, предрекающий рост мощностей компьютеров, спасен, и описанное будущее уже не кажется таким уж фантастическим.