Со­здав новое со­сто­я­ние ма­те­рии, ин­же­не­ры Microsoft обес­пе­чи­ли уни­каль­ность сво­е­го кван­то­во­го ком­пью­те­ра.

Все за­цик­ле­ны на гонке за до­ми­ни­ро­ва­ни­ем ис­кус­ствен­но­го ин­тел­лек­та. Од­на­ко мало кто се­рьёз­но от­но­сит­ся к стрем­ле­нию к кван­то­во­му пре­вос­ход­ству. Им не сле­ду­ет упус­кать это из виду, осо­бен­но по­то­му, что Microsoft толь­ко что со­вер­ши­ла, по их сло­вам, зна­чи­тель­ный про­рыв в стрем­ле­нии стать ли­де­ром ре­во­лю­ции в об­ла­сти кван­то­вых вы­чис­ле­ний.

Кван­то­вый чип Microsoft “Majorana 1”

Он на­зы­ва­ет­ся «Май­о­ра­на 1», и Microsoft утвер­жда­ет, что это пер­вое в мире кван­то­вое вы­чис­ли­тель­ное устрой­ство (QPU), ра­бо­та­ю­щее на так на­зы­ва­е­мом то­по­ло­ги­че­ском ядре, ко­то­рое рас­счи­та­но на мил­ли­он ку­би­тов на одном чипе. И этот чип, ко­то­рый Microsoft на­зы­ва­ет «то­по­про­вод­ни­ком», может по­ме­стить­ся на ла­до­ни.

Устрой­ство «Май­о­ра­на 1» по­лу­чи­ло своё на­зва­ние от «ну­ле­вых мод Май­о­ра­ны» (НММ). НММ — это уни­каль­ная кван­то­вая ча­сти­ца, ко­то­рая су­ще­ству­ет на гра­ни­цах опре­де­лён­ных ма­те­ри­а­лов (на­при­мер, из ко­то­рых со­сто­ит «Май­о­ра­на 1»). Для ра­бо­ты они долж­ны на­хо­дить­ся в со­сто­я­нии аб­со­лют­но­го нуля. Более того, они поз­во­ля­ют быст­ро ре­шать очень слож­ные за­да­чи с очень низ­ким про­цен­том оши­бок.

Это клю­че­вой ас­пект кван­то­вых вы­чис­ле­ний, ко­то­рый люди, по­хо­же, не по­ни­ма­ют. Это ско­рость об­ра­бот­ки дан­ных. Кван­то­вые ком­пью­те­ры могут очень быст­ро ре­шать очень слож­ные за­да­чи. В част­но­сти, они могут ре­шать слож­ные за­да­чи, ко­то­рые тра­ди­ци­он­ные су­пер­ком­пью­те­ры либо не могут ре­шить, либо на ре­ше­ние ко­то­рых ухо­дит слиш­ком много вре­ме­ни.

По­ни­ма­ние фи­зи­ки

Кван­то­вые ком­пью­те­ры ра­бо­та­ют на со­вер­шен­но ином уровне фи­зи­ки, чем обыч­ные ком­пью­те­ры.

Клас­си­че­ские ком­пью­те­ры ра­бо­та­ют с дво­ич­ны­ми би­та­ми. Кван­то­вый ком­пью­тер, од­на­ко, ра­бо­та­ет с «кван­то­вы­ми би­та­ми» (или «ку­би­та­ми»). В то время как дво­ич­ные биты могут быть либо еди­ни­цей, либо нулём, кубит может су­ще­ство­вать в несколь­ких со­сто­я­ни­ях. Дру­ги­ми сло­ва­ми, ноль и еди­ни­ца могут су­ще­ство­вать либо по от­дель­но­сти, как еди­ни­ца или ноль, либо — и здесь для боль­шин­ства людей всё ста­но­вит­ся стран­ным — ноль или еди­ни­ца могут су­ще­ство­вать од­но­вре­мен­но.

Имен­но здесь вы на­чи­на­е­те ви­деть людей, ко­то­рые в «Шоу Джо Ро­га­на» го­во­рят о кван­то­вых вы­чис­ле­ни­ях как о во­ро­тах в дру­гие все­лен­ные. Это свя­за­но с тем, что для быст­ро­го ре­ше­ния слож­ной за­да­чи, с ко­то­рой стал­ки­ва­ет­ся кван­то­вый ком­пью­тер, он, по сути, рас­смат­ри­ва­ет все воз­мож­ные ва­ри­ан­ты, а затем ищет ре­ше­ние, ос­но­ван­ное на наи­бо­лее ве­ро­ят­ном ре­зуль­та­те.

И вот тут учё­ным, ра­бо­та­ю­щим над кван­то­вы­ми ком­пью­те­ра­ми, при­хо­дит­ся неслад­ко. Обыч­но кван­то­вые ком­пью­те­ры имеют вы­со­кий про­цент оши­бок.

Ко­ман­да Microsoft, раз­ра­бо­тав­шая Majorana 1, утвер­жда­ет, что они со­зда­ли устрой­ство с на­дёж­ным «кван­то­вым ис­прав­ле­ни­ем оши­бок» (QEC). По сути, Microsoft утвер­жда­ет, что они со­зда­ли от­ка­зо­устой­чи­вый кван­то­вый ком­пью­тер.От­ка­зо­устой­чи­вость яв­ля­ет­ся клю­че­вым фак­то­ром.

Майорана-​1 может про­дол­жать ра­бо­тать точно, даже если время от вре­ме­ни будут воз­ни­кать ошиб­ки в ку­би­тах и ло­ги­че­ских эле­мен­тах. Один из спо­со­бов, с по­мо­щью ко­то­ро­го Microsoft обес­пе­чи­ла от­но­си­тель­но низ­кий уро­вень QEC (около од­но­го про­цен­та оши­бок, ко­то­рый, по мне­нию ин­же­не­ров, со вре­ме­нем можно сни­зить), — это циф­ро­вое управ­ле­ние, ко­то­рое поз­во­ля­ет инженерам-​компьютерщикам «управ­лять боль­шим ко­ли­че­ством ку­би­тов, необ­хо­ди­мых для ре­аль­ных при­ло­же­ний».

Низ­кая Ча­сто­та оши­бок

Microsoft утвер­жда­ет, что до­стиг­ла то­по­про­во­дя­щей сверх­про­во­ди­мо­сти, а это зна­чит, что они со­зда­ли со­вер­шен­но новый класс ма­те­ри­а­лов, ко­то­рый от­ли­ча­ет Majorana-​1 от дру­гих кван­то­вых ком­пью­те­ров. Этот новый ма­те­ри­ал поз­во­ля­ет Microsoft ис­поль­зо­вать в своём кван­то­вом ком­пью­те­ре ма­лень­кий и очень быст­рый кубит с циф­ро­вым управ­ле­ни­ем.

Со­здав новое со­сто­я­ние ма­те­рии, ин­же­не­ры Microsoft обес­пе­чи­ли уни­каль­ность сво­е­го кван­то­во­го ком­пью­те­ра. Это, в свою оче­редь, ве­ро­ят­но, озна­ча­ет, что Microsoft (по край­ней мере, на дан­ный мо­мент) об­ла­да­ет кван­то­вым пре­вос­ход­ством над сво­и­ми кон­ку­рен­та­ми.

Кван­то­вый чип Microsoft: тех­но­ло­ги­че­ский про­рыв

Кван­то­вые вы­чис­ле­ния вне­зап­но ока­за­лись в цен­тре вни­ма­ния. Ве­ро­ят­но, это свя­за­но с тем, что тех­но­ло­ги­че­ский сек­тор всё боль­ше со­сре­до­то­чен на раз­ра­бот­ке ис­кус­ствен­но­го ин­тел­лек­та. Для эф­фек­тив­ной ра­бо­ты ИИ тре­бу­ют­ся огром­ные объ­ё­мы энер­гии, дан­ных и про­из­во­ди­тель­но­сти. Кван­то­вые ком­пью­те­ры обес­пе­чат ИИ про­из­во­ди­тель­но­стью, необ­хо­ди­мой для того, чтобы он стал по-​настоящему до­ми­ни­ру­ю­щим, если ин­же­не­ры смо­гут сде­лать кван­то­вые вы­чис­ле­ния жиз­не­спо­соб­ны­ми и мас­шта­би­ру­е­мы­ми. По­хо­же, что Microsoft сде­ла­ла пер­вый шаг в этом на­прав­ле­нии.

Ко­неч­но, есть и недоб­ро­же­ла­те­ли. Неко­то­рые экс­пер­ты утвер­жда­ют, что это всё hype — не толь­ко то, что го­во­рит Microsoft, но и то, что мно­гие из этих ком­па­ний, за­ни­ма­ю­щих­ся кван­то­вы­ми вы­чис­ле­ни­я­ми, за­яв­ля­ют о своих до­сти­же­ни­ях в об­ла­сти ис­сле­до­ва­ний и раз­ра­бо­ток.

Роль DARPA

Тот факт, что про­грам­ма Microsoft была «ча­стью за­клю­чи­тель­но­го этапа про­грам­мы Агент­ства пер­спек­тив­ных обо­рон­ных ис­сле­до­ва­тель­ских про­ек­тов (DARPA) «Ма­ло­изу­чен­ные си­сте­мы для кван­то­вых ком­пью­те­ров об­ще­го на­зна­че­ния» (US2QC)», о чём со­об­щи­ла сама Microsoft, озна­ча­ет, что это не про­сто необос­но­ван­ное за­яв­ле­ние, при­зван­ное при­влечь вни­ма­ние к тех­но­ло­ги­че­ской ком­па­нии.

В конце кон­цов, DARPA — это груп­па, ко­то­рая при­ло­жи­ла руку к неко­то­рым из самых зна­чи­тель­ных на­уч­ных и тех­но­ло­ги­че­ских про­ры­вов в стране (в первую оче­редь к ин­тер­не­ту).

На­ко­нец, не стоит упус­кать из виду роль DARPA из-за оче­вид­ных по­след­ствий (и слож­но­стей) для на­ци­о­наль­ной без­опас­но­сти, ко­то­рые со­зда­ют кван­то­вые вы­чис­ле­ния. При­ме­ча­тель­но, что со­вре­мен­ные ме­то­ды шиф­ро­ва­ния могут быть легко взло­ма­ны кван­то­вы­ми ком­пью­те­ра­ми, что недав­но про­де­мон­стри­ро­вал ки­тай­ский кван­то­вый ком­пью­тер. Кроме того, в со­че­та­нии с ис­кус­ствен­ным ин­тел­лек­том эф­фек­тив­ный и мас­шта­би­ру­е­мый кван­то­вый ком­пью­тер может стать смер­то­нос­ным ору­жи­ем на поле боя в бу­ду­щем.

Не за­бы­вай­те также, что по мере роста по­пу­ляр­но­сти крип­то­ва­лют неко­то­рые ана­ли­ти­ки по без­опас­но­сти опа­са­ют­ся, что кван­то­вые ком­пью­те­ры могут взло­мать тех­но­ло­гию блок­чей­на, ле­жа­щую в ос­но­ве крип­то­ва­лют.

Все эти раз­ра­бот­ки ука­зы­ва­ют не толь­ко на ре­во­лю­цию в сфере ИИ, но и на со­пут­ству­ю­щую ей ре­во­лю­цию в сфере кван­то­вых вы­чис­ле­ний — то, что, по сло­вам самой Microsoft, они воз­глав­ля­ют.

Итак, даже на фоне дру­гих ре­во­лю­ци­он­ных тех­но­ло­ги­че­ских до­сти­же­ний, по­явив­ших­ся в этом де­ся­ти­ле­тии, сле­ди­те за раз­ви­ти­ем кван­то­вых вы­чис­ле­ний. Они по­явят­ся рань­ше, чем мно­гие хотят при­знать.