Amazon стала третьим технологическим гигантом за последние несколько месяцев, объявившим о прорыве в области квантовых вычислений — технологии, которая обещает огромную вычислительную мощность, но сопряжена с техническими трудностями.
Компания представила Ocelot — прототип чипа, созданного на основе технологии «кошачьего кубита» — подхода, получившего свое название от знаменитого мысленного эксперимента «кот Шредингера».
Чип стремится устранить одно из самых больших препятствий на пути развития квантовых компьютеров — сделать их безошибочными.
Amazon утверждает, что, наряду с другими недавними прорывами в отрасли, ее работа означает, что полезные квантовые компьютеры, вероятно, появятся у нас раньше, чем считалось ранее.
Но то, как быстро эти машины станут достаточно мощными, чтобы быть практически полезными для ряда коммерческих приложений, является предметом споров среди экспертов.
Оскар Пейнтер из Центра квантовых вычислений Amazon Web Services (AWS) в Калифорнийском технологическом институте, где проводилась работа, рассказал BBC, что недавний прогресс означает, что «агрессивная дата» в десятилетие теперь «выглядит все более и более реалистичной».
«Пять лет назад я бы сказал, может быть, 20 или 30 лет», — сказал он, но добавил, что «эти сроки значительно сократились».
В конечном итоге AWS, предоставляющая услуги облачных вычислений, хотела бы предложить своим клиентам услуги квантовых вычислений, но Пейнтер также сказал, что, по его мнению, передовые машины в конечном итоге могут помочь оптимизировать обширную глобальную логистику розничного бизнеса Amazon.
«Знаете, такая компания, как Amazon, делает однопроцентное улучшение в этом, и вы говорите о больших деньгах, верно? Квантовые компьютеры могут позволить вам делать это более эффективно, в более реальном времени — и в этом их реальная ценность», — объяснил он.
Что такое кошачий кубит?
Квантовые компьютеры решают проблему, используя странные свойства материи и энергии в очень малых масштабах, как это описано в квантовой физике.
Квантовые компьютеры не заменят так называемые «классические» компьютеры, но обещают быть в состоянии решить проблему, которую не могут решить даже самые мощные современные компьютеры, — приводя к новым открытиям, таким как более совершенные батареи и новые лекарства.
Но этот потенциал сдерживается проблемой ошибок.
Квантовые компьютеры чрезвычайно чувствительны к шуму в окружающей среде — вибрации, тепло, электромагнитные помехи от мобильных телефонов и сетей Wi-Fi или даже космические лучи и излучение из космоса могут заставить их совершать ошибки, которые затем необходимо исправить.
Кошачьи кубиты — это одна из попыток решить эту проблему путем внедрения устойчивости к ошибкам в конструкцию используемых кубитов.
Кубиты — это основные элементы квантовых компьютеров, эквивалент битов в компьютерах, которые большинство из нас используют сегодня.
Кошачьи кубиты названы в честь Эрвина Шредингера, чей вопрос о коте в коробке в 1935 году помог пролить свет на некоторые идеи, лежащие в основе квантовой теории.
Amazon считает, что новый чип, который имеет всего пять кошачьих кубитов из 14 ключевых компонентов, может сократить затраты на исправление квантовых ошибок до 90% по сравнению с текущими подходами.
Технология кошачьих кубитов не является эксклюзивной для Amazon, французская компания Alice & Bob провела новаторскую работу над этой технологией и продолжает ее развивать.
Amazon считает, что новый чип предлагает путь к масштабированию до более мощных машин со встроенной защитой от ошибок такого типа, но исследователи признают, что впереди еще много проблем.
Майкл Катберт, директор Национального центра квантовых вычислений Великобритании, приветствовал прогресс, достигнутый Amazon, но сообщил BBC, что пока неизвестно, как он повлияет на скорость, с которой отрасль сможет разрабатывать действительно полезные квантовые компьютеры:
«Исправление ошибок — это жизненно важный шаг, необходимый для долгосрочного развития квантовых вычислений. Это решающий шаг, который превращает квантовые вычисления в практичный и коммерческий инструмент, который мы можем использовать для решения сложных задач в химии, материаловедении, медицине, логистике и энергетике».
«Часть проблемы заключается в том, как эффективно масштабировать революционную технологию — механизмы, которые позволяют исправлять ошибки без огромных накладных расходов на размер чипа, энергопотребление и системную сложность, действительно приветствуются».
Исследователи Amazon опубликовали свои выводы в исследовательской статье в научном журнале Nature
Точка поворота
Amazon присоединяется к Microsoft и Google, анонсируя новый экспериментальный чип. Но является ли этот шквал объявлений результатом умного исследования или умного пиара? Или это совпадение, технический эквивалент поговорки «автобусы всегда ходят по три»?
Хизер Уэст следит за индустрией квантовых вычислений для International Data Corporation и была проинформирована о новом чипе Amazon перед публикацией.
Она описывает результаты Amazon как «прогресс», а не прорыв.
Все три последних объявления были сосредоточены на сокращении ошибок, и она говорит мне, что индустрия «переходит» от фокуса на количестве кубитов к фокусу на «возможности использовать эти масштабы систем для решения реальных жизненных задач. И делая это, мы должны быть в состоянии решить проблему исправления ошибок в квантовых системах».
Однако Пейнтер согласился «на 100%», что будет нелегко масштабировать сегодняшние экспериментальные системы.