В первой части этой статьи мы подробно расскажем о квантовых вычислениях как они есть, а во второй детально опишем захватывающее соревнование между Microsoft, Intel и Google в создании эффективного квантового вычислителя. Итак! Из-за всеобщего бума блокчейна и всякой бигдаты с первых строчек техноновостей сошла другая перспективная тема — квантовые вычисления. А они, между прочим, способны перевернуть сразу несколько ИТ-областей, начиная с пресловутого блокчейна и заканчивая инфобезопасностью. В двух ближайших статьях Сбербанк и Сбербанк-Технологии расскажут, чем круты квантовые вычисления и что вообще с ними делают сейчас. Чтобы разобраться с квантовыми вычислениями, стоит для начала освежить знания о классических. Здесь единицей обрабатываемой информации является бит. Каждый бит может находиться только в одном из двух возможных состояний – 0 или 1. Регистр из N бит может содержать одну из 2N возможных комбинаций состояний и представляется в виде их последовательности.
Для обработки и преобразования информации используются побитовые операции, пришедшие из булевой алгебры. Основные операции — это однобитная NOT и двубитные AND и OR. Битовые операции описываются через таблицы истинности. В них приводится соответствие входных аргументов получаемому значению.
Алгоритм классических вычислений — это набор последовательных битовых операций. Удобней всего воспроизводить его графически, в виде схемы из функциональных элементов (СФЭ), где каждая операция имеет свое обозначение. Вот пример СФЭ для проверки двух бит на эквивалентность.
Квантовые вычисления. Физическая основа
А теперь перейдем к новой теме. Квантовые вычисления — это альтернатива классическим алгоритмам, основанная на процессах квантовой физики. Она гласит, что без взаимодействия с другими частицами (то есть до момента измерения), электрон не имеет однозначных координат на орбите атома, а одновременно находится во всех точках орбиты. Область, в которой находится электрон, называется электронным облаком. В ходе известного эксперимента с двумя щелями один электрон проходит одновременно через обе щели, интерферируя при этом с самим собой. Только при измерении эта неопределенность схлопывается и координаты электрона становятся однозначными.
Вероятностный характер измерений, присущий квантовым вычислениям, лежит в основе многих алгоритмов – например, поиск в неструктурированной БД. Алгоритмы данного типа пошагово увеличивают амплитуду правильного результата, позволяя получить его на выходе с максимальной вероятностью.
Кубиты
В квантовых вычислениях физические свойства квантовых объектов реализованы в так называемых кубитах (q-bit). Классический бит может находиться только в одном состоянии – 0 или 1. Кубит до измерения может находиться одновременно в обоих состояниях, поэтому его принято обозначать выражением a|0⟩ + b|1⟩, где A и B — комплексные числа, удовлетворяющие условию |A|2+|B|2=1. Измерение кубита мгновенно «схлопывает» его состояние в одно из базисных – 0 или 1. При этом «облако» коллапсирует в точку, первоначальное состояние разрушается, и вся информация о нем безвозвратно теряется.
Одно из применений этого свойства – кот Шредингера генератор истинно случайных чисел. Кубит вводится в такое состояние, при котором результатом измерения могут быть 1 или 0 с одинаковой вероятностью. Это состояние описывается так:
Квантовые и классические вычисления. Первый раунд
Начнем с основ. Имеется набор исходных данных для вычислений, представленный в двоичном формате векторами длиной N.
В классических вычислениях в память компьютера загружается только один из 2n вариантов данных и для этого варианта вычисляется значение функции. В результате одновременно обрабатывается только один из 2n возможных наборов данных.
В памяти квантового компьютера одновременно представлены все 2n комбинации исходных данных. Преобразования применяются ко всем этим комбинациям сразу. В результате за одну операцию мы вычисляем функцию для всех 2n возможных вариантов набора данных (измерение в итоге все равно даст только одно решение, но об этом позже).
И в классических, и в квантовых вычислениях используются логические преобразования — гейты. В классических вычислениях входные и выходные значения хранятся в разных битах, а значит в гейтах количество входов может отличаться от количества выходов:
Рассмотрим реальную задачу. Нужно определить, эквивалентны ли два бита.
Если при классических вычислениях на выходе получаем единицу, значит эквивалентны, иначе нет:
Теперь представим эту задачу с помощью квантовых вычислений. В них все гейты преобразований имеют столько же выходов, сколько входов. Это связано с тем, что результатом преобразования является не новое значение, а изменение состояния текущих.
В примере мы сравниваем значения первого и второго кубитов. Результат будет в нулевом кубите — кубите-флаге. Данный алгоритм применим только к базовым состояниям – 0 или 1. Вот порядок квантовых преобразований.
- Воздействуем на кубит-флаг гейтом «Не», выставляя его в 1.
- Два раза применяем двухкубитный гейт «Контролируемое Не». Этот гейт меняет значение кубита-флага на противоположное только в случае, если второй кубит, участвующий в преобразовании, находится в состоянии 1.
- Измеряем нулевой кубит. Если в результате получили 1, значит и первый, и второй кубиты либо оба в состоянии 1 (кубит-флаг два раза поменял свое значение), либо в состоянии 0 (кубит-флаг так и остался в состоянии 1). Иначе кубиты находятся в разных состояниях.
Следующий уровень. Квантовые однокубитные гейты Паули
Попробуем сравнить классические и квантовые вычисления в более серьезных задачах. Для этого нам потребуется еще немного теоретических знаний.
В квантовых вычислениях обрабатываемая информация закодирована в квантовых битах – так называемых кубитах. В простейшем случае кубит, как и классический бит, может находиться в одном из двух базисных состояний: |0⟩ (краткое обозначение для вектора 1|0⟩ + 0|1⟩) и |1⟩ (для вектора 0|0⟩ + 1|1⟩). Квантовый регистр представляет собой тензорное произведение векторов кубит. В простейшем случае, когда каждый кубит находится в одном из базисных состояний, квантовый регистр эквивалентен классическому. Регистр из двух кубит, находящихся в состоянии |0>, можно расписать в таком виде:
(1|0⟩ + 0|1⟩)*(1|0⟩ + 0|1⟩) = 1|00⟩ + 0|01⟩ + 0|10⟩ + 0|11⟩ = |00⟩.
Для обработки и преобразования информации в квантовых алгоритмах используются так называемые квантовые вентили (гейты). Они представляются в виде матрицы. Для получения результата применения гейта, нам необходимо умножить вектор, характеризующий кубит, на матрицу гейта. Первая координата вектора – множитель перед |0⟩, вторая координата – множитель перед |1⟩. Матрицы основных однокубитных гейтов выглядит так:
А вот пример применения гейта Not:
X * |0⟩ = X * (1|0⟩ + 0|1⟩) = 0|0⟩ + 1|1⟩ = |1⟩
Множители перед базисными состояниями называются амплитудами и являются комплексными числами. Модуль комплексного числа равен корню из суммы квадратов действительной и мнимой частей. Квадрат модуля амплитуды, стоящей перед базисным состоянием, равен вероятности получить это базисное состояние при измерении кубита, поэтому сумма квадратов модулей амплитуд всегда равна 1. Мы могли бы использовать произвольные матрицы для преобразований над кубитами, но из-за того, что норма (длина) вектора всегда должна быть равна 1 (сумма вероятностей всех исходов всегда равна 1), наше преобразование должно сохранять норму вектора. Значит преобразование должно быть унитарным и соответствующая ему матрица унитарной. Напомним, что унитарное преобразование обратимо и UU†=I.
Для более наглядной работы с кубитами их изображают векторами на сфере Блоха. В такой интерпретации однокубитные гейты представляют собой вращение вектора кубита вокруг одной из осей. Например гейт Not (X) поворачивает вектор кубита на Pi относительно оси X. Таким образом, состояние |0>, представляемое вектором, направленным строго вверх, переходит в состояние |1>, направленное строго вниз. Состояние кубита на сфере Блоха определяется формулой cos(θ/2)|0⟩+eiϕsin(θ/2)|1⟩
Квантовые двухкубитные гейты
Для построения алгоритмов нам недостаточно только однокубитных гейтов. Необходимы гейты, которые осуществляют преобразования в зависимости от некоторых условий. Основным таким инструментом является двухкубитный гейт CNOT. Этот гейт применяется к двум кубитам и инвертирует второй кубит только в том случае, если первый кубит находится в состоянии |1⟩. Матрица гейта CNOT выглядит так:
А вот пример применения:
CNOT *|10⟩ = CNOT * (0|00⟩ + 0|01⟩ + 1|10⟩ + 0|11⟩) = 0|00⟩ + 0|01⟩ + 1|11⟩ + 0|10⟩ = |11⟩
Применение гейта CNOT эквивалентно выполнению классической операции XOR с записью результата во второй кубит. Действительно, если посмотреть на таблицу истинности оператора XOR и CNOT, то увидим соответствие:
| XOR | CNOT | |||
| 0 | 0 | 0 | 00 | 00 |
| 0 | 1 | 1 | 01 | 01 |
| 1 | 0 | 1 | 10 | 11 |
| 1 | 1 | 0 | 11 | 10 |
У гейта CNOT есть интересное свойство – после его применения кубиты запутываются или распутываются, в зависимости от исходного состояния. Это будет показано в следующей статье, в разделе про квантовый параллелизм.
Построение алгоритма — классическая и квантовая реализация
Имея полный арсенал квантовых гейтов, мы можем приступать к разработке квантовых алгоритмов. В графическом представлении кубиты представляются прямыми линиями – «струнами», на которые накладываются гейты. Однокубитные гейты Паули обозначаются обычными квадратами, внутри которых изображается ось вращения. Гейт CNOT выглядит немного сложнее:
Пример применения гейта CNOT:
Одним из важнейших действий в алгоритме является измерение полученного результата. Измерение обычно обозначается дуговой шкалой со стрелкой и обозначением, относительно какой оси идет измерение.
Итак, попробуем построить классический и квантовый алгоритм, который прибавляет 3 к аргументу.
Суммирование обычных чисел столбиком подразумевает совершение двух действий над каждым разрядом – сумму самих цифр разряда и сумму результата с переносом с предыдущей операции, если таковой перенос был.
В двоичном представлении чисел операция суммирования будет состоять из тех же действий. Приведем код на языке python:
arg = [1,1] #задаем аргумент
result = [0,0,0] #инициализируем результат
carry1 = arg[1] & 0x1 #складываем с 0b11, так что
перенос от младшего бита появится в том случае, если
у агрумента младший бит = 1
result[2] = arg[1] ^ 0x1 #складываем младшие биты
carry2 = carry1 | arg[0] #складываем с 0b11, так что перенос от
старшего бита появится в том случае, если у агрумента
старший бит = 1 или был перенос с младшего бита
result[1] = arg[0] ^ 0x1 #складываем старшие биты
result[1] ^= carry1 #применяем перенос с младшего бита
result[0] ^= carry2 #применяем перенос со старшего бита
print(result)Теперь попробуем разработать аналогичную программу для квантового вычислителя:
В этой схеме первые два кубита – это аргумент, следующие два – переносы, оставшиеся 3 – результат. Вот как работает алгоритм.
- Первым шагом до барьера мы выставляем аргумент в то же состояние, как и в классическом случае – 0b11.
- С помощью оператора CNOT вычисляем значение первого переноса – результат операции arg & 1 равен единице только тогда, когда arg равен 1, в этом случае мы инвертируем второй кубит.
- Следующие 2 гейта реализуют сложение младших бит – мы переводим кубит 4 в состояние |1⟩ и результат XOR записываем в него же.
- Большим прямоугольником обозначен гейт CCNOT – расширение гейта CNOT. В этом гейте два управляющих кубита и третий инвертируется только в том случае, если первые два находятся в состоянии |1. Комбинация из 2 гейт CNOT и одного CCNOT дает нам результат классической операции carry2 = carry1 | arg[0]. Первые 2 гейта выставляют перенос в единицу в том случае, если один из них равен 1, а гейт CCNOT обрабатывает случай, когда они оба равны единице.
- Складываем старшие кубиты и кубиты переноса.
Промежуточные выводы
Запустив оба примера, мы получим один и тот же результат. На квантовом компьютере это займет больше времени, потому что необходимо провести дополнительную компиляцию в квантовоассемблерный код и отправить его на исполнение в облако. Использование квантовых вычислений имело бы смысл, если бы скорость выполнения их элементарных операций – гейтов – была бы во много раз меньше чем в классической модели.
Измерения специалистов показывают, что выполнение одного гейта занимает около 1 наносекунды. Так что алгоритмы для квантового вычислителя должны не копировать классические, а по максимуму использовать уникальные свойства квантовой механики. В следующей статье мы разберем одно из основных таких свойств — квантовый параллелизм — и поговорим о квантовой оптимизации в целом. Затем определим наиболее подходящие сферы для квантовых вычислений и расскажем об их применении.
Квантовые компьютеры
- Квантовые компьютеры — чрезвычайно захватывающая технология, подающая надежды на создание мощных вычислительных возможностей для решение ранее неразрешимых проблем.
- Эксперты утверждают, что IBM лидировала в области квантовых вычислений, поэтому Google, Intel, Microsoft и множество стартапов находятся под ее влиянием.
- Инвесторов привлекают стартапы в области квантовых вычислений, в их числе IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems и Rigetti, которые смогут изменить этот рынок.
- Однако, есть загвоздка: современные квантовые компьютеры, как правило, не так мощны и не так надежны, как существующие сегодня суперкомпьютеры, а также им требуются особенные условия для запуска и загрузки.
В январе IBM произвела фурор, когда объявила о выпуске IBM Q System One, первой в мире модели квантового компьютера доступной для бизнеса. Устройство, было помещено в гладкий стеклянный корпус объемом 9 кубических футов.
Это важная веха для квантовых компьютеров, которые до сих пор располагаются в исследовательских лабораториях. По мнению IBM, покупатели уже намерены взять в свои руки эту технологию, подающую надежды в разных областях: химии, материаловедении, производстве продуктов питания, авиакосмической промышленности, разработке лекарств, прогнозировании фондового рынка и даже в борьбе с климатическими изменениями.
IBM Q System One. Фото: IBM
Причина волнений заключена в том, что квантовый компьютер обладает, казалось бы, магическими свойствами, которые позволяют ему обрабатывать экспоненциально большей информацией, чем обычная система. Квантовый компьютер не просто очень быстрый компьютер, точнее, это совершенно другая парадигма вычислений, которая требует радикального переосмысления.
Победителем в гонке технологий станет та компания, которая воспользуется возможностями, предоставляемыми этой технологией. IBM, Microsoft, Google и другие технические гиганты, а также стартапы делают ставку на эту технологию.
Business Insider задал пару вопросов вице-президенту IBM Q Strategy and Ecosystem Бобу Сютору о том как сделать эти системы доступными для людей: как люди получат к ним доступ? Каким образом множество людей сможет научиться использовать квантовые компьютеры для выполнения своих задач?
Мало шансов увидеть квантовые компьютеры в офисе в ближайшее время. Эксперты, с которыми мы поговорили, считают, что, несмотря на то, что они доступны IBM, пройдет еще пять-десять лет, прежде чем квантовые вычисления действительно станут мейнстримом. IBM Q System One в настоящее время доступна только в качестве службы облачных вычислений для избранных покупателей. Пройдет еще какое-то время, прежде чем что-то подобное люди смогут приобрести и заставить работать в личных целях.
Действительно, эксперты уверяют, что квантовые компьютеры подают большие надежды, но они далеки от массового производства. Они чрезвычайно хрупкие и требуют специальных условий для работы. Более того, квантовые компьютеры сегодня не так надежны и не так мощны, как компьютеры, которые у нас уже есть.
«Мы считаем, что примерно через десять лет квантовый компьютер изменит вашу жизнь или мою, — заявил Business Insider Джим Кларк, директор по квантовому оборудованию Intel. — На самом деле мы сейчас только на первой миле марафона. Это не значит, что мы не обеспокоены этим».
Что такое квантовый компьютер?
Однажды Билл Гейтс сказал, что математика, лежащая в основе кванта, была за пределами его понимания, но не все с этим согласились.
«Несколько ошибочно представление о том, что квантовая физика — это тоже физика и она слишком сложная, — убеждает Business Insider Крис Монро, генеральный директор и соучредитель IonQ. — Непостижимой для многих людей ее делает то, что она — непонятна, но она также непонятна для меня, как и для вас. Если что-то может находиться в суперпозиции, это означает, что оно может быть в двух состояниях одновременно. Это странно, потому что мы не сталкиваемся с подобным в реальном мире”.
Компьютеры, которые мы использовали отображают данные в виде строки 1 или 0, названной двоичным кодом. Тем не менее, квантовый компьютер может представлять данные в виде 1, 0 или, что особо важно, оба числа одновременно.
Когда система может находиться в более чем одном состоянии одновременно, это называется «суперпозиция» — одно из, казалось бы, магических свойств квантовых вычислений. Другим ключевым принципом здесь является «запутанность», которая является квантовым свойством, позволяющим двум частицам двигаться абсолютно синхронно, независимо от того, насколько далеко они физически разделены.
Как объясняет статья в журнале Scientific American, эти два качества объединяются в компьютер, который может обрабатывать одновременно гораздо больше данных, чем любая система на сегодняшнем рынке.
Мощность квантового компьютера измеряется в кубитах, базовой единице измерения в квантовом компьютере. Точно так же, как современные компьютеры имеют 32-х или 64-разрядные процессоры (меру того, сколько данных они могут обрабатывать одновременно) квантовый компьютер с большим количеством кубитов имеет значительно больший объем вычислительной мощности.
Внутри квантового компьютера. Фото: IBM
Небо — это предел
Все это означает, что квантовый компьютер может решать проблемы, которые ранее были ограничены вычислительной мощностью.
Например, квантовый компьютер может грубым методом разрешить известную проблему коммивояжера — сложную вычислительную задачу, которая требует нахождения кратчайшего маршрута между несколькими городами, прежде чем вернуться домой. Это звучит просто, но если смотреть на это с точки зрения математики, найти единственный оптимальный путь становится сложнее, когда вы добавляете больше городов в его маршрут.
Точно так же квантовый компьютер мог бы пробраться через самые хитрые, самые трудоемкие задачи, отсеивая огромные объемы финансовых, фармацевтических или климатологических данных, чтобы найти оптимальные решения. Действительно, квантовый стартап D-Wave уже сотрудничает с Volkswagen, чтобы проанализировать модели движения и отсеять огромное количество помех для того, чтобы добраться до сути.
Обсуждается его полезность в сфере криптографии. Квантовый компьютер способен осилить метод шифрования, отличный от ранее известного шифра, что позволяет ему легко расшифровать даже государственную тайну. Проявляется большой интерес со стороны мировых правительств к этой полезной функции, в то время как активисты опасаются, что появление квантовых вычислений может уничтожить конфиденциальность.
Физическая задача
“Поскольку квантовые вычисления все еще находятся на ранних стадиях своего развития, есть много информации, которая до сих пор остается недоказанной”, — считает Мэтью Брисс, вице-президент Gartner по НИОКР. “Но покупатели уже ищут область применения, чтобы определить конкурентные преимущества квантовых вычислений для их бизнеса”, — говорит он.
Несмотря на всю шумиху, эксперты считают, что квантовые компьютеры так же далеки от лидирующих позиций, как ПК в 1950-х годах. Конечно, они набирают обороты, но медленно.
«Квантовые вычисления можно сравнить с медленно движущимся поездом, — заявил Business Insider Брайан Хопкинс, вице-президент и главный аналитик Forrester. — Если он проходит один дюйм в секунду, то через месяц он пройдет уже два дюйма в секунду. Довольно скоро он начнет двигаться быстрее».
Большая проблема сейчас заключается в том, что квантовый компьютер не может ничего сделать того, что не смог быть сделать классический компьютер. Промышленность с нетерпением ожидает момента, названного квантовым превосходством, когда квантовые компьютеры выйдут за пределы текущих ограничений.
«Когда клиенты приходят к нам, главное, что они нам говорят — это то, что им все равно какая модель, лишь бы она была полезна для их бизнеса, — говорит аналитик Брисс. — Не существует какой-либо модели, которая могла бы опередить классические алгоритмы. Нам действительно нужно подождать, пока аппаратура квантового компьютера начнет совершенствоваться».
Сотрудник IBM Research Кэти Пули осматривает криостат, который помогает квантовым компьютерам сохранять низкую температуру. Фото: Энди Аарон, IBM
Большой проблемой остается недостаток вычислительной мощности. Предполагается, что для квантового превосходства потребуется компьютер с мощностью в 50 кубит. Хотя данный рубеж был преодолен в лаборатории, он непостоянен и его невозможно поддерживать. Действительно, кубиты могут как подвергаться ошибкам, так и быть непостоянными, что приводит к проблемам с их генерацией и понижает их потенциал.
Другой важный фактор — более материальный. Квантовые компьютеры должны быть полностью изолированы от окружающей среды, чтобы функционировать, и им требуются очень низкие температуры. Даже самые слабые вибрации могут привести к разрушению кубитов, выводя их из суперпозиции, подобно тому, как ребенок, стуча по столу, заставляет вращающиеся монеты падать на стол.
Предыдущие квантовые компьютеры, такие как IBM Q System One, настолько громоздкие, что необходимые условия изоляции и охлаждения становятся реальной проблемой. Усугубляют данную проблему нехватка необходимых компонентов: сверхпроводных кабелей и низкотемпературных рефрижераторов. Они в сильном дефиците.
В конечном счете это означает, что, хотя знания совершенствуются и технология развивается, квантовые вычисления все еще практически неосуществимы.
«Одной из проблем в моей рабочей группе является манипулирование материалами, кремнием, металлами, чтобы мы могли создать очень однородную среду, — сказал Кларк из Intel. — Это в основном самая лучшая полупроводниковая техника. Технологий, которые нам нужны для создания квантовых вычислений в больших масштабах, пока не существует».
Другая проблема заключается в том, что квантовые компьютеры обладают неоспоримым потенциалом для обеспечения непредвиденных вычислительных мощностей. Однако, в этом мире не так много людей, которые на самом деле имеют опыт программирования или управления этими системами, а очарованные потенциальные покупатели пытаются выяснить, как на самом деле этим пользоваться.
Великая квантовая гонка
Аналитики утверждают, что IBM в настоящее время лидирует в гонке квантовых вычислений благодаря ограниченной коммерческой доступности IBM Q System One. Поскольку доступ к нему осуществляется через облако, IBM может поддерживать эти особые условия, чтобы этот квантовый компьютер функционировал, в то же время позволяя избранным клиентам им пользоваться.
«Я думаю, что [квантовый компьютер IBM] раскачивается, — сказал аналитик Брисс. — Я думаю, что модель квантовых вычислений в качестве сервиса — верная модель. Поместив ее в контейнер и обращаясь с конкретными задачами, они действительно пытаются улучшить его качество».
Сара Шелдон и Пэт Гуманн из IBM работают над рефрижератором растворения, который охлаждает квантовые компьютеры. Фото: IBM
При этом аналитики отмечают, что у любого из игроков этого рынка может произойти прорыв в любой момент, который позволит ему вырваться вперед, и что это по-прежнему необходимое соперничество.
Разные IT — гиганты по-разному подходят к это проблеме. Intel, IBM, Google и стартап квантовых вычислений Rigetti строят системы, созданные на основе сверхпроводящих схем, опираясь на современные суперкомпьютеры.
Microsoft использует совершенно другой и, возможно, более рискованный подход, пытаясь создать лучший кубит. Топологический кубит, который пытается создать Microsoft, фрагментирует электроны для хранения информации в нескольких местах одновременно, делая ее более стабильной и менее подверженной разрушению. По словам аналитика Хопкинса, это менее надежно, чем то, что пытаются создать его конкуренты, но результат станет важным шагом вперед для всей области квантовых вычислений.
«Они ввязались в авантюру и многие считают, что им это никогда не удастся», — заявляет Хопкинс.
Что касается авантюр, такие стартапы, как IonQ и D-Wave, делают ставку на передовые технологии, такие как ионное улавливание и квантовый отжиг. Проще говоря, пытаются разными способами добиться большей производительности и стабильности от каждого кубита, используя совершенно новый методы.
«Это позволяет нам создавать квантовый компьютер, который решает сложные задачи и непрерывно прогрессирует в этом», — заявил Business Insider Марк Джонсон, вице-президент по проектированию и разработке процессоров и квантовых продуктов в D-Wave.
Специалист по квантовым технологиям IBM прогуливается по вычислительному центру IBM Q в исследовательском центре Томаса Дж. Уотсона в Йорктаун-Хайтс, Нью-Йорк. Фото: Конни Чжоу для IBM
Квантовые стартапы
Рост потока квантовых вычислений вызвал волну интереса инвесторов к связанным стартапам. По оценкам Роберта Сютора из IBM, в мире существует около 100 стартапов в области квантового программного обеспечения, аппаратного обеспечения и даже консалтинга. Это мало по сравнению с огромным рынком стартапов, но гораздо больше, чем раньше.
«Я в этой сфере очень долго, с самого начала, — заявил Монро из IonQ. — Долгое время она находилась в зачаточном состоянии, пока 5-8 лет назад не обратила на себя внимание, и привлекла огромные инвестиции. Стало понятно, что время пришло».
Крис Монро, генеральный директор и соучредитель стартапа квантовых вычислений IonQ. Фото: IonQ
Некоторые, как Rigetti, готовы сражаться на равных с техническими титанами, располая собственными квантовыми чипами и искусными системами квантовых вычислений.
«Это основа нашего бизнеса», — сообщила Business Insider Бетси Масиелло, вице-президент по продуктам в Rigetti. — В квантовом пространстве существует множество компаний, которые работают над программными приложениями в области квантовых вычислений. Мы производим микросхемы и строим вычислительные системы».
Мэтью Кинселла, управляющий директор Maverick Ventures, говорит, что он настроен оптимистично относительно области квантовых вычислений. Его компания зашла так далеко, что инвестировала в ColdQuanta, компанию, которая производит оборудование, применяемое в квантовых системах. Он ожидает, что через пять-десять лет квантовые компьютеры превзойдут сегодняшние системы. Maverick Ventures сделал ставку на долгосрочную перспективу.
“Я действительно верю в квантовые вычисления, хотя это может занять больше времени, чем ожидалось, прежде чем квантовый компьютер станет лучше, чем традиционный компьютер для решении повседневных задач. Скорее всего в ближайшие несколько лет мы будем получать преимуществах квантовых компьютеров в решении задач малого масштаба”, — сказал Кинселла.
D-Wave’s 2000Q Systems лаборатории. Фото: D-Wave
Кинселла, как и аналитики, с которыми мы говорили, в ожидании так называемой «квантовой зимы». Вокруг квантовых компьютеров может быть ажиотаж, но люди обнадеживают сами себя, предупреждают эксперты. Машины еще не совершенны, и пройдут годы, прежде чем инвесторы увидят результаты.
В перспективе
Даже за пределами квантового превосходства эксперты уверяют нас, что для традиционных компьютеров и суперкомпьютеров все же найдется место. До тех пор есть еще стоит решить проблемы со стоимостью, размером, надежностью и вычислительной мощностью, прежде чем мы сможем это обсудить.
«Следует перевести дыхание, — сказал аналитик Брисс. — В этой области происходит много захватывающих вещей, отнимающих время. Это конгломерат физики, информатики и, откровенно говоря, научного анализа. Нам не пришлось бы изучать это, если бы мы знали все ответы, но в будущем нас ждет большой объем исследовательской работы “.
Квантовый компьютер Rigetti. Фото: Rigetti
Тем не менее, для многих ясно, что за этим будущее. Точно так же, как производители первого мэйнфрейм-компьютера не осознавали, что это в конечном итоге приведет к увеличению числа карманных смартфонов размером с ладонь. Квантовый компьютер может стать первым шагом на совершенно новом пути.
Немногие, подобные вице-президенту Microsoft по корпоративному управлению Тодду Холмдалу, достаточно оптимистичны, чтобы заявить, что это может быть более значимым, чем искусственный интеллект и машинное обучение сегодня. Раньше он говорил своим детям, что они должны заниматься тем, чем увлечены, и что они всегда могут получить работу в области искусственного интеллекта. Теперь он скажет тоже самое о квантовых вычислениях.
«Это область, которая будет развиваться. Нам нужны люди, чтобы заполнить ее и не дать зачахнуть, — сказал Холмдал. — Она играет важную роль для нашего поколении, дающая возможность создавать удивительные вещи в будущем».
Авторы: Михаил Саклеев, Sberbank
Источник: https://habr.com/
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
