Автор: Бахмат М.
Ключові тези для бізнес-лідерів
- Якість кубітів важливіша за кількість: Основна технічна перешкода — не просто створення більшої кількості кубітів, а забезпечення їхньої стабільності та виправлення помилок. Ця крихкість є центральним викликом.
- Практична перевага ще не досягнута: Індустрія продемонструвала обчислювальну перевагу у вирішенні абстрактних завдань, але наступною віхою є доведення «квантової переваги» в комерційно значущій задачі.
- Брак талантів — серйозна перешкода: Гострий дефіцит фахівців, готових до роботи з квантовими технологіями, уповільнює їхнє впровадження. Широкомасштабна освіта у сфері квантових обчислень необхідна для створення майбутньої робочої сили.
- Інвестиції — це гра вдовгу: Квантові обчислення вимагають значного, терплячого капіталу. Нещодавній фокус на ШІ змістив частину інвестицій, що підкреслює довгостроковий характер квантових досліджень і розробок.
- Загроза безпеці актуальна вже зараз: Стратегія зловмисників «збирай зараз, розшифровуй потім» робить перехід на постквантову криптографію нагальним пріоритетом для всіх організацій.
Коментар експерта:
«Кожен день ми стикаємося з викликами не як з перешкодами, а як з найцікавішими науковими загадками нашого часу. Подолання декогеренції та побудова відмовостійкого логічного кубіта — це не просто завдання з фізики; це симфонія матеріалознавства, класичної інженерії та комп’ютерних наук. Моменти, коли наші експерименти вперше підтверджують теоретичну модель, надихають усю команду. Ми чітко розуміємо, що для наступного великого прориву нам потрібні свіжі ідеї та нове покоління дослідників. Саме тому інвестиції в освіту та відкритий доступ до наших інструментів є не менш важливими, ніж наші наукові публікації. Ми будуємо не просто комп’ютер, ми будуємо спільноту, яка змінить майбутнє».
Чому квантові комп’ютери так складно створювати та масштабувати?
Створення корисного квантового комп’ютера — це монументальне наукове та інженерне досягнення. На відміну від класичних комп’ютерів, які оперують визначеними 0 та 1, квантові системи працюють з імовірнісними та крихкими квантовими бітами (кубітами).
- Внутрішня крихкість кубітів: Кубіти неймовірно чутливі до навколишнього середовища. Будь-яка взаємодія з теплом, вібрацією або електромагнітними полями — усе це називається «шумом» — може призвести до втрати їхньої квантової інформації (процес, що називається «декогеренцією»). Це вносить помилки, які можуть зіпсувати обчислення. Центральною метою розробки квантового обладнання є досягнення відмовостійкості за допомогою квантової корекції помилок.
- Інженерний виклик масштабування: Масштабування вимагає не просто додавання кубітів. Воно включає оркестровку мільйонів компонентів в інтегрованій системі, при цьому зберігаючи ізоляцію від шуму. Більшість провідних систем, включно із системами Google, вимагають екстремальних кріогенних середовищ з температурами, нижчими, ніж у глибокому космосі, що значно ускладнює та здорожує інженерний процес.
Який шлях від теоретичних алгоритмів до практичної квантової переваги?
Кінцева мета — використовувати квантові комп’ютери для вирішення завдань, які є нерозв’язними навіть для найпотужніших класичних суперкомп’ютерів. Однак між теоретичними обіцянками та практичним застосуванням все ще існує значний розрив.
- За межами академічних тестів: Індустрія успішно продемонструвала «квантову перевагу» у вирішенні специфічних академічних завдань, таких як семплювання випадкових квантових схем. Хоча це й важлива наукова віха, ці завдання не мають відомого реального застосування. Наступним великим викликом є демонстрація корисного, перевершуючого класичні аналоги обчислення, яке принесе користь бізнесу чи науці.
- Спеціалізований інструмент, а не заміна: Квантові комп’ютери не стануть кращими в усьому. Це спеціалізовані прискорювачі, призначені для певного класу завдань, таких як симуляція молекул для розробки ліків або оптимізація складних логістичних систем. Для більшості повсякденних завдань класичні комп’ютери залишаться кращим інструментом.
Як брак талантів впливає на впровадження квантових технологій?
Найпотужніше обладнання є марним без кваліфікованих людей, які його проєктують, створюють та програмують. Поточний дефіцит фахівців, готових до роботи з квантовими технологіями, є одним із найзначніших бар’єрів для зростання.
Згідно зі звітом McKinsey за 2022 рік, прогнозувалося, що до 2025 року буде заповнено менше половини вакансій у квантовій сфері, що підкреслює величезний розрив у навичках. Цей дефіцит уповільнює дослідження та розробки в квантових компаніях і заважає потенційним клієнтам вивчати можливості застосування. Для вирішення цієї проблеми необхідні глобальні зусилля з розширення освіти у сфері квантових обчислень, що виходять за межі університетських факультетів фізики та охоплюють професійні училища, онлайн-платформи та внутрішнє корпоративне навчання.
Який поточний статус та які перспективи на майбутнє?
Квантова індустрія перебуває у фазі інтенсивної, сфокусованої інженерної роботи. Компанії публікують чіткі дорожні карти, які сигналізують про перехід від чистих досліджень до створення функціональних систем з корекцією помилок.
Найбільші гравці активно вирішують це завдання. Дорожня карта IBM націлена на створення системи з 200 логічними кубітами до 2029 року, тоді як тут, у Google Quantum AI, наша мета — побудувати відмовостійку машину з 1 мільйоном фізичних кубітів до кінця десятиліття. Наш фокус — на демонстрації явної обчислювальної переваги в науково чи комерційно значущих завданнях. Недавні досягнення в галузі корекції помилок, продемонстровані на наших останніх процесорах, показують, що ми перебуваємо на правильному шляху.
Поєднання вдосконаленого обладнання, передового програмного забезпечення та зростаючої, освіченої робочої сили відкриє наступний етап впровадження квантових технологій і наблизить нас до вирішення проблем, які колись вважалися неможливими.
Часті запитання (FAQ)
1. У чому полягає найбільша проблема в квантових обчисленнях?
Основна проблема — це крихкість кубітів. Кубіти за своєю природою схильні до шуму та помилок. Подолання цього за допомогою квантової корекції помилок — використовуючи багато фізичних кубітів для створення одного стабільного «логічного кубіта» — є центральним завданням усієї галузі.
2. Чи зроблять квантові комп’ютери мій теперішній комп’ютер застарілим?
Ні. Квантові комп’ютери не призначені для заміни класичних комп’ютерів у таких завданнях, як перегляд веб-сторінок, надсилання електронних листів або ігри. Це спеціалізовані машини, створені для вирішення певного класу завдань, які є математично занадто складними для будь-якого класичного комп’ютера.
3. Як я або моя команда можемо почати вивчати квантові обчислення?
Екосистема для квантової освіти швидко зростає. Багато університетів тепер пропонують спеціалізовані програми. Для доступного старту існують численні онлайн-курси з квантових обчислень, включно з нашим безкоштовним вступним курсом на Coursera та навчальною платформою IBM. Робота з відкритими програмними бібліотеками, такими як Cirq від Google, також є чудовим практичним способом навчання.
4. Що таке «збирай зараз, розшифровуй потім»?
Це загроза кібербезпеці, за якої зловмисники збирають та зберігають великі обсяги сьогоднішніх зашифрованих даних. Вони зберігають їх, очікуючи, що, як тільки буде створено достатньо потужний квантовий комп’ютер, вони зможуть використати його для зламу поточного шифрування та розшифрування збережених даних. Саме тому розробка та перехід на постквантову криптографію є настільки терміновими.
