На конференции Q2B в Силиконовой долине научные и деловые лидеры индустрии квантовых вычислений высоко оценили «впечатляющий» прогресс, достигнутый в создании практических устройств, но отметили, что проблемы остаются.
Практические квантовые компьютеры приближаются к реальности. Александр Якимов / Alamy
Полностью работоспособные квантовые компьютеры еще не появились, но индустрия квантовых вычислений завершает год на оптимистичной ноте. На конференции Q2B в Силиконовой долине в декабре, которая объединяет экспертов в области квантового бизнеса и науки, общее мнение, похоже, свелось к тому, что будущее квантовых вычислений становится все более светлым.
«В целом, мы считаем, что с большей вероятностью кто-то, или, возможно, несколько человек, смогут создать действительно полезный в промышленности квантовый компьютер, чего я никак не ожидал к концу 2025 года», — заявил Джо Альтепетер, руководитель программы Инициативы по сравнительной оценке квантовых технологий (QBI) Агентства перспективных оборонных исследований США, на презентации во время конференции. Цель QBI — определить, какой из нескольких конкурирующих в настоящее время подходов к созданию квантовых компьютеров сможет создать полезное устройство, которое также должно будет исправлять собственные ошибки или быть отказоустойчивым.
Программа рассчитана на несколько лет и включает в себя сотни экспертов-оценщиков. Подводя итоги программы после первых шести месяцев, Альтепетер сказал, что команда выявила «огромные препятствия» на пути каждого из подходов, но он также выразил удивление, что это не исключило ни один из них из гонки за создание полезного квантового устройства.
«К концу 2025 года, мне кажется, все ключевые аппаратные компоненты будут более или менее готовы, с приблизительно необходимой точностью, возможно, впервые, и останутся лишь огромные вопросы о… инженерных проблемах», — сказал Скотт Ааронсон из Техасского университета в Остине в другой презентации. Уважаемый эксперт и давний комментатор отрасли, Ааронсон отметил сохраняющиеся проблемы с выявлением новых алгоритмов, которые могли бы привести к более практическому применению квантовых компьютеров, но назвал недавний прогресс в разработке оборудования «впечатляющим».
Есть веские причины для энтузиазма по поводу аппаратного обеспечения для квантовых вычислений, но приложения отстают, заявил Райан Баббуш из Google. На конференции Google Quantum AI и несколько партнеров объявили финалистов конкурса XPRIZE, цель которого — изменить эту ситуацию.
Работа семи финалистов включает в себя моделирование биомолекул, имеющих отношение к здоровью человека, алгоритмы, которые могут дополнить классическое моделирование материалов-кандидатов для решений в области чистой энергетики, а также вычисления, которые могут быть использованы для диагностики и лечения заболеваний со сложными причинами.
«Несколько лет назад меня не особо интересовала возможность запуска приложений на квантовых компьютерах. Сейчас же я начинаю проявлять к этому больший интерес», — сказал Джон Прескилл из Калифорнийского технологического института, еще один выдающийся ученый и ключевой деятель в области квантовых вычислений. В своей презентации он обосновал перспективность использования квантовых компьютеров в научных открытиях в ближайшем будущем.
В прошлом году несколько квантовых компьютеров были фактически использованы для вычислений, например, в физике материалов и высокоэнергетических частиц, таким образом, что вскоре они могут соперничать или даже превосходить лучшие традиционные вычислительные методы.
Традиционно считалось, что квантовые компьютеры особенно подходят для ряда задач, но и здесь еще предстоит проделать большую работу. Например, Пранав Гокхале из компании Infleqtion, которая создает квантовые устройства из чрезвычайно холодных атомов, представил классический алгоритм — алгоритм Шора, — который можно использовать для взлома большей части шифрования, применяемого современными банками. Эта работа представляет собой первую реализацию версии алгоритма Шора на логических кубитах — компонентах квантовых компьютеров, защищенных от ошибок. Однако эта демонстрация все еще далека от вычислительной сложности и мощности, необходимых для легкой расшифровки зашифрованной информации в реальном мире, что подчеркивает необходимость значительных улучшений аппаратного и программного обеспечения, несмотря на недавний прогресс.
Квантовые компьютеры находятся на пороге открытия новых явлений в физике элементарных частиц.
Компьютерное моделирование высокоэнергетических частиц расширяет границы наших знаний о взаимодействиях, происходящих внутри ускорителей частиц.
Голландский стартап QuantWare представил возможное решение главной проблемы отрасли в области аппаратного обеспечения — увеличение размеров квантовых компьютеров, что повысит их вычислительную мощность без снижения надежности. Архитектура квантового процессора компании обещает включать 10 000 кубитов, созданных из сверхпроводящих схем, что примерно в сто раз больше, чем у наиболее распространенных в настоящее время сверхпроводящих квантовых компьютеров. Мэтт Рийлаарсдам из QuantWare говорит, что первые устройства такого размера могут быть полностью работоспособны в течение двух с половиной лет. Несколько других компаний, таких как IBM и Quantinuum, стремятся создать большие квантовые компьютеры в аналогичные сроки, а QuEra планирует создать 10 000 кубитов из ультрахолодных атомов всего за год, поэтому конкуренция будет столь же ожесточенной, как и инженерные задачи.
Согласно исследованию индустрии квантовых вычислений, проведенному компанией Hyperion Research, прогнозируется дальнейший рост отрасли: с 1,07 миллиарда долларов глобальных инвестиций в 2024 году до примерно 2,2 миллиарда долларов в 2027 году.
«Доступ к квантовым компьютерам получает всё больше людей, и у меня есть подозрение, что они будут делать с ними то, о чём мы даже не могли подумать», — сказал Джейми Гарсия из IBM.
Источник: www.newscientist.com
