Квантовое превосходство: зачем китайцы создали суперкомпьютер

Исследователи из Шанхайского университета разработали квантовый компьютер, скорость вычислений которого в 10 миллиардов раз выше, чем компьютер Google Sycamore, сообщает The Next Web.

Квантовые компьютеры выполняют такие задачи, которые невозможно решить при помощи обычной вычислительной техники.

В ходе демонстрации работы китайского квантового компьютера, получившего название «Цзючжан», всего за несколько минут была решена задача по отбору проб гауссовских бозонов, которую классический суперкомпьютер решал бы около двух с половиной миллиардов лет.

Ранее такую же квантовую систему представляла Google — работа компьютера Sycamore основывается на принципе суперпозиции, и вместо битов машина использует кубиты (квантовые биты), которые одновременно могут находиться во всевозможных состояниях (в 1 и 0 одновременно). Таким образом, компьютеру не нужно тратить время на перебор всех возможных вариантов состояний.

Отличительной чертой китайской разработки является то, что машина может только демонстрировать квантовое превосходство, но фактически он не решает никаких задач. Компьютер же американской корпорации является программируемым, так что его можно адаптировать под решение различных задач.

Тем не менее, это не умаляет заслуг китайских ученых и их нового компьютера. Один из руководителей разработки, профессор Лю Чаоян отметил, что создание квантового компьютера — это гонка не между странами, а между человечеством и природой.

Между тем, обывателю пока трудно представить, зачем нужны такие мощные машины.

Ведущий специалист по суперкомпьютерам Lenovo в России Андрей Сысоев в беседе с «Газетой.Ru» отметил, что квантовые компьютеры еще не готовы для прикладного использования.

«Такого класса машины призваны работать с гораздо большей скоростью, их принцип построения отличен от используемых сегодня. Предварительно, на них будут считать ограниченный набор задач, таких как scientific computing или crypto-системы. Для прикладного применения технология еще не совсем готова. Существует много накладных расходов при таких вычислениях, это ограничивает сферы их применения, а также языки и подходы к программированию», — сказал Сысоев.

Также эксперт отметил, что прорыв китайских ученых заключается в том, что они создали еще один подход к созданию таких машин.

«Вполне возможно, именно такого рода вычислительные системы в будущем заменят сегодняшние компьютеры.

Если это произойдет, скачок развития человечества будет колоссальным — ведь самый мощный на сегодняшний день суперкомпьютер в сравнении с квантовым будет иметь такую же производительность, как смартфон в сравнении с экзафлопсным суперкомпьютером», — объясняет Сысоев.

Генеральный директор Gamesup42 Игорь Ивченко отметил, что создание квантового компьютера – это технологическая задача, над которой работали долгое время.

«Появление такой техники предвещает рывок в развитии науки, техники, т.к. он основан на других принципах, нежели все современные суперкомпьютеры. Задачи, которые могут решать современные ПК месяцами, а иногда и годами квантовый компьютер может решить мгновенно.

Появление такой техники можно сравнить с событиями такого уровня, как создание первого автомобиля или компьютера.

Эта техника будет предназначена для решения сложнейших задач человечества, а не для утилитарных функций, к которым все привыкли», — рассказал эксперт.

Эксперт сказал, что квантовый компьютер может помочь в решении проблем, где учитывается бесконечное число входящих. Например, как выжить человечеству в условиях прогрессирующего глобального климатического потепления, или помочь в создании космических аппаратов, которые позволят осуществлять межпланетные перелеты.

Руководитель продуктового направления AI Cloud компании SberCloud Отари Меликишвили объяснил «Газете.Ru», в чем состоит сложность разработки таких квантовых систем.

«Кубиты по своей природе нестабильны, они мгновенно «забывают» информацию. Под воздействием на кубит окружающей среды нарушается связь внутри квантовой системы (процесс декогеренции). Для решения этой проблемы нужно максимально изолировать от воздействия внешних факторов, что представляет собой в настоящий момент даже не технологическую проблему, а научно-теоретическую», — рассказал эксперт.

Также эксперт отметил, что в теории квантовый компьютер позволит значительно ускорить вычисление алгебраических, теоретико-числовых и предсказательных алгоритмов.

Реализация полноценного квантового компьютера сможет также ускорить решения задач, связанных с моделированием, шифрованием, искусственным интеллектом, биоинформатикой, химии и генной инженерии.

Меликишвили также признал важность прорыва, которого добились китайские ученые.

«Китайские ученые опубликовали статью в журнале Science, в которой говорится, что они создали действующий прототип квантового компьютера, превышающий своей производительностью в 10^14 (10 в 14 степени) раз существующие прототипы от Google и IBM. Если этот прототип действительно соответствует заявленных характеристикам — то это колоссальный прорыв в этой сфере науки. При этом важно понимать, что и китайский квантовый компьютер, и компьютеры Google и IBM – это по сути эксперименты, где ученые проверяют различные научные гипотезы с помощью очень сложного высокотехнологичного оборудования, до реального создания квантового компьютера и тем более его прикладного использования еще очень далеко», — заключил эксперт.

Валерия Бунина