В сряда Гугъл заяви, че в една от изследователските лаборатории на фирмата е бил постигнат дълго търсеният пробив, наречен „квантово надмощие“ [quantum supremacy], който би могъл да позволи на новите видове компютри да правят изчисления със скорости, невъобразими от гледна точка на днешните технологии.
Лабораторията в Санта Барбара, Калифорния, е постигнала един жалон, който учените от цял свят преследват още от 1980-те години: нейният квантов компютър е изпълнил задача, която не е възможна с мощностите, предлагани от традиционните компютри, според статия, публикувана в научното списание Nature.
Някой ден една квантова машина би могла да постигне такъв напредък в различни области (като например изкуствения интелект), че в сравнение с него дори най-мощните днешни суперкомпютри биха изглеждали като играчки. Устройството на Гугъл е направило за 3 минути и 20 секунди математическо изчисление, което сегашните суперкомпютри не биха могли да завършат за по-малко от 10 000 години, се казва в съобщението на компанията.
Учените оприличават съобщението на Гугъл с първия полет на братя Райт от 1903 г. – по принцип то представлява доказателство, че нещо наистина е възможно, въпреки че може би ще изминат години, преди то да може да изпълни потенциала си.
„Оригиналната летателна машина на братята Райт не е била използваем самолет“, казва Скот Арънсън, компютърен специалист от Тексаския университет в Остин, който е рецензирал статията на Гугъл преди публикуването. „Но той е създаден, за да докаже определена възможност. И това е, което се доказва [в случая].“
Все пак някои изследователи предупреждават да не се прехласваме прекалено много в постижението на Гугъл, тъй като трябва да се извърши още много работа, преди квантовите компютри да могат да напуснат изследователската лаборатория. В настоящия момент една квантова машина струва милиони долари.
Много от най-големите имена в технологичната индустрия, сред тях Майкрософт, Интел и IBM, както и Гугъл, се надпреварват за завоюване на позиции в квантовите изчисления. А рисковите капиталисти са инвестирали повече от 450 милиона долара в стартиращи фирми, които изследват тази технология, според едно скорошно проучване.
Китай е похарчил 400 милиона долара за създаване на национална квантова лаборатория и през последните години е подал почти два пъти повече квантови патенти от САЩ. Тази година администрацията на Тръмп последва примера му със собствената си Национална квантова инициатива, като обеща да похарчи 1,2 милиарда долара за квантови изследвания, включително и компютри.
Квантовата машина, която е резултат от повече от сто години на проучвания в областта на квантовата механика, работи по съвсем различен начин в сравнение с обикновените компютри. Тя разчита на умопомрачителното поведение, което някои обекти демонстрират на субатомно ниво, или когато са изложени на изключително ниски температури (като металът, охладен до близо 460 градуса под нулата, който се използва в машината на Гугъл).
Един ден, според изследователите, тези устройства биха могли да постигнат огромен напредък в изкуствения интелект или лесно да разшифроват кодовете, чрез които са защитени компютрите, от които зависи националната сигурност. Поради това правителствата на Съединените щати и Китай смятат квантовите изчисления за приоритет на националната сигурност.
Но първо учените трябва да докажат, че подобна машина може да се превърне в нещо повече от проект, който показва онова, което в крайна сметка би могло да стане възможно.
Традиционните компютри извършват изчисления, обработвайки „битове“ информация, като всеки бит има стойност от 1 или 0. Това е така от десетилетия насам.
Разбирането на това как функционира квантовият компютър изисква истински „философски скок“: тук е необходимо да се приеме идеята, че един обект може да се държи едновременно като два отделни обекта, когато е изключително малък или изключително студен.
Използвайки това странно поведение, учените могат да изградят т. нар. квантов бит или кубит, който съхранява комбинация от стойностите 1 и 0. Два кубита могат да съдържат четири стойности наведнъж. А с увеличаването на броя на кубитите, квантовият компютър става експоненциално по-мощен.
За първи път тази идея е описана през 1980-те години, но кубитите са нещо изключително крехко. Струпването дори на няколко от тях може да изисква години работа. През последните няколко десетилетия лабораториите в академичните среди, промишлеността и правителството, работят върху квантовите изчисления чрез най-различни техники, включително системи, изградени около светлинни частици или електромагнитни полета, които улавят малки заредени частици.
Преди около 20 години изследователите в Япония въведоха за пръв път т. нар. „свръхпроводящи кубити“, за изграждането на които определени метали се охлаждат до изключително ниски температури.
Този метод се оказа особено многообещаващ, което доведе до съответни проекти на IBM, Гугъл и Интел. Тези машини не приличат ни най-малко на обикновен компютър. Те представляват големи метални цилиндри и камари от усукани проводници, които се спускат в хладилници от неръждаема стомана. Методът на работа се състои в изпращане на информация до машината, както би се направило при традиционен компютърен чип, и получаване на изчисления в замяна.
„Създадохме нов вид компютър, базиран на някои от необичайните възможности на квантовата механика“, казва Джон Мартинис, ръководител на екипа, който управлява хардуера за експеримента на Гугъл. Отбелязвайки изчислителната мощ, той добавя: „Сега сме на етап, при който се опитаме да използваме тази мощ.“
Статията на Гугъл се превърна в един вид Интернет-загадка, след като беше публикувана, а след това бързо премахната [от сайта на сп. Nature] в края на септември. Но тази кратка поява беше напълно достатъчна, за да пробуди ревността на изследователи от конкурентните компании, които смятат, че гигантът от Силиконовата долина раздува постиженията си.
В понеделник IBM пусна в ход първия ответен удар с публикация в блог, в която се оспорва твърдението на Гугъл, че въпросното квантово изчисление не можело да бъде извършено от традиционен компютър. Изчислението, твърди IBM, теоретично би могло да се извърши на съвременен компютър за по-малко от два дни и половина – а не за 10 000 години.
„Тук става дума не за постигане на някакво окончателно и абсолютно господство над класическите компютри“, казва Дарио Гил, който ръководи изследователската лаборатория на IBM в Йорктаун Хейтс, NY, където компанията изгражда свои собствени квантови компютри.
Други изследователи също отхвърлиха претенциите за постигане на някакъв жалон, тъй като изчислението е особено езотерично. В него се генерират случайни числа чрез използване на квантов експеримент, който не може непременно да бъде приложен към други неща.
Въпреки че IBM оспорва, че Гугъл наистина е постигнал чак толкова много, д-р Гил твърди, че квантовите компютри наистина се доближават до реалността. „До 2020 г. ще можем да ги използваме за търговски и научни цели“, казва той.
Подобно на голяма част от авангардната работа, която се върши в лаборатории за корпоративни изследвания, квантовите проекти на Гугъл имат корените си в академичните среди. През 2014 г. Гугъл нае екип от физици, които бяха прекарали предишните няколко години в работа по квантовите изчисления в Калифорнийския университет в Санта Барбара.
В процеса на публикуването на статията Гугъл отговори на твърденията на IBM, че това квантово изчисление можело да се извърши на класически компютър. „Вече сме се откъснали от класическите компютри и се движим по съвсем различна траектория“, заяви говорител на Гугъл. „Приветстваме предложенията за усъвършенстване на симулационните техники, макар че е от решаващо значение те да бъдат тествани на действителен суперкомпютър, както го направихме ние.“
Изчислението, извършено от машината на Гугъл, е начин да се покаже, че една сложна квантова система може да бъде надеждна. Освен това компанията вярва, че случайните числа, които са били генерирани за експеримента, биха могли да имат практическа употреба.
Докато машините се подобряват в хода на времето, те биха могли да подпомогнат подобряването на криптографията или дори създаването на нови лекарства и материали, заяви Даниел Лидар, професор от Университета в Южна Калифорния, който е специалист в тази област.
„Това би било нещо много голямо“, каза той. „За него има приложения на много различни места.“
Д-р Лидар казва, че очаква и други учени да се опитат да опровергаят твърденията на Гугъл. Но някои виждат по-голяма полза за всички изследователи, работещи върху това почти митично устройство.
„Резултатът от този експеримент е голямо постижение не само за Гугъл, но и за широката научна общност“, казва Чад Ригети, който е работил по проекта за квантови изчисления на IBM, а сега ръководи собствения си стартъп.
„Само малко време ни дели от момента, в който ще имаме проблеми от комерсиално значение, които квантовите машини могат да решат“, каза той.
