Google представляет «умопомрачительный» квантовый вычислительный чип

Google представила новый чип, который, по ее словам, за пять минут решает задачу, на решение которой в настоящее время самым быстрым в мире суперкомпьютерам потребовалось бы десять септиллионов — или 10 000 000 000 000 000 000 000 000 лет.

Чип является новейшей разработкой в ​​области, известной как квантовые вычисления, которая пытается использовать принципы физики элементарных частиц для создания нового типа умопомрачительно мощного компьютера.

Google заявляет, что ее новый квантовый чип, получивший название «Willow», включает в себя ключевые «прорывы» и «прокладывает путь к полезному, крупномасштабному квантовому компьютеру».

Однако эксперты говорят, что Willow на данный момент является в основном экспериментальным устройством, а это значит, что квантовый компьютер, достаточно мощный для решения широкого спектра реальных проблем, появится только через несколько лет — и на миллиарды долларов.

Квантовая дилемма

Квантовые компьютеры работают принципиально иначе, чем компьютер в вашем телефоне или ноутбуке.

Они используют квантовую механику — странное поведение сверхмалых частиц — для решения проблем гораздо быстрее, чем традиционные компьютеры.

Есть надежда, что квантовые компьютеры в конечном итоге смогут использовать эту способность для значительного ускорения сложных процессов, таких как создание новых лекарств.

Существуют также опасения, что его можно будет использовать во зло — например, для взлома некоторых типов шифрования, используемых для защиты конфиденциальных данных.

В феврале Apple объявила, что шифрование, защищающее чаты iMessage, становится «квантовоустойчивым», чтобы предотвратить их чтение мощными будущими квантовыми компьютерами.

Хартмут Невен возглавляет лабораторию квантового ИИ Google, которая создала Willow, и называет себя «главным оптимистом» проекта.

Он сообщил BBC, что Willow будет использоваться в некоторых практических приложениях, но пока отказался предоставить более подробную информацию.

Но чип, способный выполнять коммерческие приложения, не появится до конца десятилетия, сказал он.

Первоначально эти приложения будут представлять собой моделирование систем, где важны квантовые эффекты

«Например, это актуально, когда речь идет о проектировании термоядерных реакторов для понимания функционирования лекарств и фармацевтической разработки, это будет актуально для разработки более совершенных автомобильных аккумуляторов и еще длинного списка таких задач».

Что такое квантовые вычисления?

Яблоки и апельсины

Невен сказал BBC, что производительность Willow означает, что это «лучший квантовый процессор, созданный на сегодняшний день».

Но профессор Алан Вудворд, эксперт по вычислениям в Университете Суррея, говорит, что квантовые компьютеры будут лучше справляться с рядом задач, чем нынешние «классические» компьютеры, но они не заменят их.

Он предостерегает от преувеличения важности достижений Willow в одном тесте.

«Нужно быть осторожным и не сравнивать яблоки и апельсины», — сказал он BBC.

Google выбрала задачу для использования в качестве эталона производительности, которая была «специально создана для квантового компьютера», и это не продемонстрировало «универсального ускорения по сравнению с классическими компьютерами».

Тем не менее, он сказал, что Willow представляет собой значительный прогресс, в частности, в том, что известно как исправление ошибок.

Проще говоря, чем полезнее квантовый компьютер, тем больше у него кубитов.

Однако главная проблема этой технологии заключается в том, что она подвержена ошибкам — тенденция, которая ранее возрастала по мере увеличения количества кубитов в чипе.

Но исследователи Google говорят, что им удалось переломить ситуацию и спроектировать и запрограммировать новый чип так, чтобы частота ошибок во всей системе снижалась по мере увеличения количества кубитов.

Это был крупный «прорыв», который решил ключевую задачу, над которой эта область работала «почти 30 лет», считает Невен.

Он сказал BBC, что это можно сравнить с тем, «если бы у вас был самолет с одним двигателем — это сработает, но два двигателя безопаснее, четыре двигателя еще безопаснее».

Ошибки являются существенным препятствием для создания более мощных квантовых компьютеров, и эта разработка «обнадеживает всех, кто стремится создать практический квантовый компьютер», сказал профессор Вудворд.

Но сама Google отмечает, что для разработки практически полезных квантовых компьютеров уровень ошибок все равно должен быть намного ниже, чем у Willow.

Willow был создан на новом, специально построенном заводе Google в Калифорнии.

Страны по всему миру инвестируют в квантовые вычисления.

Недавно в Великобритании был открыт Национальный центр квантовых вычислений (NQCC).

Его директор Майкл Катберт сказал BBC, что он с осторожностью относится к языку, который подпитывает «цикл шумихи», и считает Willow скорее «вехой, чем прорывом».

Тем не менее, это была «явно весьма впечатляющая работа».

В конечном итоге квантовые компьютеры помогут в решении ряда задач, включая «логистические проблемы, такие как распределение грузов на самолетах или маршрутизация телекоммуникационных сигналов или накопленной энергии по всей национальной сети», — сказал он.

А в Великобритании уже существует 50 квантовых предприятий, которые привлекли 800 млн фунтов стерлингов финансирования и обеспечили работой 1300 человек.

В пятницу исследователи из Оксфордского университета и Осакского университета в Японии опубликовали статью, демонстрирующую очень низкий уровень ошибок в захваченном ионном кубите.

Они предлагают другой подход к созданию квантового компьютера, способного работать при комнатной температуре, в то время как чип Google должен храниться при сверхнизких температурах, чтобы быть эффективным.