Что будет после компьютеров
Квантовые компьютеры в России и мире: как развивается технология
Облачные вычислители
Пионер отрасли, канадская D-Wave, в 2020 году начала предлагать работу с 5000-кубитовыми квантовыми компьютерами Advantage для бизнеса. С ними можно взаимодействовать через облако. Система способна разбивать большую задачу на части для решения классическим и квантовым способами. Однако такие компьютеры не являются универсальными, а используются для решения определенной задачи в качестве вычислителей.
Google после презентации Sycamore заявила, что потратит несколько миллиардов долларов на создание к 2029 году коммерческого квантового компьютера. Компания планирует предлагать свои услуги через облако. Google хочет создать машину на миллион кубитов, а ее текущие системы включают менее 100 кубитов.
Компактные решения
В январе 2019 года IBM объявила о выпуске Quantrum System One, первой в мире модели квантового компьютера для бизнеса. Устройство помещено в гладкий стеклянный корпус объемом 9 кубических футов.
Осенью 2020 года IBM представила дорожную карту развития своих квантовых компьютеров. Компания собирается в 2023 году создать квантовый компьютер с 1121-кубитовым процессором. Долгосрочная цель — построить квантовую систему на миллион кубитов. Компания считает, что появление систем с 1000 кубитами снимет ограничения для коммерческого использования квантовых систем.
В 2021 году IBM запустила первый Q System One за пределами США, в Германии. Это самый мощный коммерческий квантовый компьютер в Европе, который имеет процессор в 27 кубитов. Систему будет использовать научно-исследовательский институт Фраунгофера.
Контролируемые кубиты
Intel в январе 2018 года объявила о поставке тестового квантового процессора с 49 кубитами под названием Tangle Lake. Но более интересна работа другого подразделения компании, которое пытается разработать кубиты из традиционного кремния. Толщина таких кубитов составляет всего около 50 нанометров, или 1/1500 ширины человеческого волоса. Это открывает возможности для производства крошечных квантовых процессоров с миллионами кубитов, которые можно охлаждать почти до абсолютного нуля. Кстати, компания работает и над этим. Инженеры Intel совместно с компанией QuTech разрабатывают систему контроля «горячих» кубитов с температурой чуть больше –272,15ºC. Кроме того, Intel в 2019 году показала контроллер кубитов Horse Ridge, который может работать даже при очень низких температурах и выдерживает охлаждение до −269 ºC. Horse Ridge в будущем поможет масштабировать многокубитовые квантовые системы.
Дешевые системы
Система разработана для школ и колледжей и умеет оперировать только двумя кубитами. Поставки первых SpinQ уже идут в Тайвань, Гонконг и Осло. Разработчики надеются, что системы позволят ученикам понять базовые принципы работы квантовых вычислителей.
Амбициозные стартапы
Российские разработки
Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям госкорпорации «Росатом», рассказал, что в 2016 году при поддержке Фонда перспективных исследований стартовал первый в России проект по созданию квантовых информационных систем на основе сверхпроводящих кубитов. А в 2018 году начался пилотный проект по развитию двух других платформ квантовых вычислений: нейтральных атомов в оптических ловушках и интегральных оптических чипов.
Специалисты Национальной квантовой лаборатории в 2021 году сообщили о создании прототипа квантового компьютера совместно с РКЦ и ФИАНом. Он работает на платформе из 20 ионов, захваченных электромагнитной ловушкой. Сейчас ученые пытаются проводить на ионной платформе прикладные вычисления, моделируют и тестируют алгоритмы.
Они планируют создать действующий образец квантового процессора на сверхпроводниках к концу 2024 года.
Пятикубитный прототип процессора продемонстрировали также в Лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ. Она уже прошла ряд испытаний. Тесты показали, что элементы схемы работают с заданными параметрами.
В июне 2021 года Российский квантовый центр, НИТУ «МИСиС», Университет ИТМО, МГТУ им. Баумана, Росатом и Институт Иоффе создали квантовый симулятор на основе массива из 11 сверхпроводящих кубитов.
Кроме того, ученые из Национальной квантовой лаборатории и Российского квантового центра совместно с исследователями из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали миниатюрные источники оптических гребенок. Их применение может произвести революцию во многих областях, где на данный момент используются лазеры: в медицине, здравоохранении, безопасности, телекоммуникациях и даже в умных городах.
Российские ученые работают и над специализированным облачным софтом. В апреле 2021 года Российский квантовый центр запустил универсальную облачную платформу квантовых вычислений, которая позволяет решать прикладные бизнес-задачи на квантовых процессорах без специальных знаний в квантовой механике. Свою собственную платформу представил и Центр квантовых технологий МГУ им. М.В. Ломоносова.
«На сегодняшний день основным заказчиком квантовых технологий в России является государство — во многом это объясняется стратегической важностью квантов. Тем не менее, квантовые вычисления будут полезны бизнесу, обрабатывающему большое количество данных и решающему сложные расчетные задачи. Например, в области финансов и инвестиций, энергетики, транспорта, логистики, химии и фармацевтики», — подчеркивает Юнусов.
Эпоха пост-пк. Почему компьютеры больше никому не нужны
Переход в эпоху Post-PC. Как же мы это допустили?
2012 год стал первым годом, когда без видимых причин, без экономических кризисов, в относительно мирное время снизились продажи персональных компьютеров. Крупнейшие мировые игроки рынка ПК, компании Hewlett Packard и Dell отчитались об убытках в этой сфере рынка,но, пожалуй, этим мало кого можно было удивить. Ведь последние лет 5-6 рынок персональных компьютеров испытывал на себе все катаклизмы, которые только могли придумать: тут вам и отсутствие идей, и удешевление продукта, и топорная работа маркетологов, и рост сильных конкурентов в лице телефонов и планшетов, и резкое поумнение техники, из-за чего компьютер уже не казался таким умным, как раньше. Если посмотреть внимательнее, то становится непонятно, почему же снижение продаж произошло только сейчас, в 2012? Ведь на лицо были все признаки раннего кризиса, который никто и не собирался расхлёбывать. Наверное, на этот вопрос нет однозначного ответа, но понятно одно: если посмотреть на эволюцию персонального компьютера, проводя параллели с людской расой, то можно сказать, что ПК за какие-то 30 лет прошел путь от неуклюжего человека умелого до человека разумного, чтобы изучив в школе курс ядерной физики, к 30 годам превратиться в простого, никому не нужного менеджеришку в захудалом офисе крупной компании. В менеджеришку, которому никогда не встать под паруса пиратского фрегата, о чем тот мечтал в детстве, никогда не отправиться в арктику, не петь рок со сцены и не водить гоночный болид. Нет, это не закат жизни в биологическом понимании, это переход к каждодневной обыденности, за стенами которой и жизни-то не видно.
Дешевизна и простота
Достижение технологического предела
21 год эволюции жестких дисков.
В случае с ноутбуком имеет смысл обратить внимание на дизайн, тонкость и лёгкость. Но едва ли вы купите недорогой ноутбук, который будет компактнее, чем MacBook Air 2008 года, причем и это был не самый первый из ультракомпактных ноутбуков. Скорее всего, у ноутбука будет TN или IPS матрица монитора (начало двухтысячных), большой тачпад, аккумулятор на 3-4 часа и встроенный Wi-Fi адаптер (2003 год). Все это уже существовало уже много лет назад, и со временем оно стало чуть лучше, чуть быстрее, но скорее ключевое слово здесь «чуть». Естественно, вы спросите, а как же видеокарта? Ведь многие меняют компьютер и ноутбук для того, чтобы соответствовать современным играм. Но чуть позже я расскажу, почему и видеокарта в составе компьютера мало на что оказывает влияние.
Соответственно, если я не могу купить что-то новое, то зачем мне менять компьютер, выкладывая кругленькую сумму из своего кармана? Если у меня уже есть беспроводная сеть на ноутбуке, хороший экран, если у меня нормально работают мои приложения, то в крайнем случае я куплю новый аккумулятор, чем другой ноутбук. Ровно то же самое и с настольным компьютером.
А ведь это вовсе не означает, что рынок топтался на месте. За прошедшие годы было много интересных идей, которые так и не нашли отклика у широких масс. Давайте вспомним:
Ультрабуки (попытка Intel-а реанимировать рынок не технологиями, а маркетингом)
Ни в одном из этих классов не было чего-то революционного, что могло зацепить целевую аудиторию. А попытки продать одно и то же по несколько раз не могут быть удачными бесконечно. По факту, покупая современное мощное железо, на глаз совершенно не видно увеличения производительности. Конечно, в определенное время, видеокарты сильно двигали розничные продажи ПК. Но, я вам обещал, что расскажу, почему про видеокарты можно тоже начинать забывать.
Миллион задач в секунду: как работают квантовые компьютеры
Квантовые компьютеры смогут решать те задачи, с которыми не способны справиться даже самые мощные суперкомпьютеры современности. Работу над ними ведут такие гиганты ИТ-индустрии, как IBM, Microsoft, Google и Intel. РБК Тренды выяснили, как развивается это направление разработки и с какими трудностями оно сталкивается.
Что такое квантовый компьютер
Привычные нам компьютеры хранят информацию в двоичном коде, а наименьшей единицей хранения информации является бит. Он может принимать строго одно из двух значений: 0 или 1. При решении задачи ПК проводит множество последовательных операций с битами, и в случае со сложными задачами этот процесс занимает много времени.
Квантовые компьютеры работают принципиально иначе, чем классические. Для решения любых алгоритмических задач они используют квантовые биты — кубиты.
Кубиты могут существовать одновременно в нескольких состояниях, поэтому при проведении вычислений не перебирают последовательно все возможные комбинации, как обычный компьютер, а делают вычисления моментально. В итоге та задача, на выполнение которой у обычного компьютера ушла бы неделя, может выполняться на квантовом компьютере за секунду.
В настоящее время усилия ведущих игроков сосредоточены в направлении разработки специализированных квантовых вычислителей для конкретной задачи (так делает D-Wave) и универсальных квантовых компьютеров для решения разных задач (IBM, Google).
Первый двухкубитный квантовый компьютер появился в 1998 году. Он работал на так называемом явлении «ядерного магнитного резонанса». Компьютер использовался в Оксфордском университете, в исследовательском центре IBM и Калифорнийским университетом в Беркли вместе с сотрудниками из Стэнфордского университета и Массачусетского технологического института. В 2018 году IBM предложила сторонним компаниям использовать ее 20-кубитный квантовый компьютер через облако. Google представила 53-кубитный компьютер Sycamore и заявила о достижении квантового превосходства. Квантовое превосходство подразумевает способность квантовых вычислительных устройств решать те проблемы, которые не могут решить классические компьютеры. По заявлению компании, Sycamore потребовалось около 200 секунд, чтобы выполнить выборку одного экземпляра схемы миллион раз. Самому мощному суперкомпьютеру Summit для той же задачи понадобилось бы около 10 тыс. лет.
Правда, в IBM оспорили утверждение Google. Компания утверждала, что Summit справится с задачей для Sycamore в худшем случае за 2,5 дня, но полученный ответ будет точнее, чем у квантового компьютера. Это позволил предположить теоретический анализ.
В России квантовые технологии также привлекают внимание исследователей. Так, в 2010 году для проведения исследовательских работ в этой области был организован Российский квантовый центр. В 2019 году была разработана сначала единая дорожная карта, а после — дорожная карта на каждое отдельное направление: квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры. Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям госкорпорации «Росатом», говорит, что создание квантовых процессоров стало одной из основных задач дорожной карты, утвержденной в июле 2020 года. По его словам, работа ведется в нескольких плоскостях: развитии фундаментальной науки и первых прикладных внедрениях квантовых продуктов. Россия стала одним из 17 технологически развитых государств с официально утвержденной квантовой стратегией.
Юнусов рассказал, что перед отечественными разработчиками стоит задача к 2025 году построить квантовые процессоры на четырех основных платформах: сверхпроводниках, ионах, атомах и фотонах, а также создать облачный софт, который позволил бы работать с этими процессорами удаленно, вне лабораторий. На реализацию дорожной карты предусмотрено финансирование в размере 23,7 млрд рублей.
Как работает квантовый компьютер
Квантовые компьютеры для вычислений используют такие свойства квантовых систем, как суперпозиция и запутанность. В суперпозиции квантовые частицы представляют собой комбинацию всех возможных состояний, пока не произойдет их наблюдение и измерение. Запутанные кубиты образуют единую систему и влияют друг на друга. Измерив состояние одного кубита, возможно сделать вывод об остальных. С увеличением числа запутанных кубитов экспоненциально растет способность квантовых компьютеров обрабатывать информацию.
Базовым элементом, выполняющим логические операции в классическом компьютере, является вентиль. Для работы квантового компьютера используются квантовые вентили, собранные из кубитов. Они бывают однокубитные и двухкубитные. Также существуют универсальные наборы вентилей, с помощью которых можно выполнить любое квантовое вычисление
Кроме того, квантовые компьютеры не могут работать со стандартным софтом вроде Windows. Для них требуется своя операционная система и приложения. Некоторые технологические гиганты уже предлагают организациям опцию квантовых вычислений в облаке. Облачные квантовые вычисления обеспечивают прямой доступ к эмуляторам, симуляторам и квантовым процессорам.
Поставщики также предоставляют платформы разработки и документацию для языков и инструментов вычислений. IBM уже представила программную платформу для квантовых вычислений с открытым исходным кодом под названием Qiskit. А Microsoft выпустила инструмент бесплатного разработчика вычислительной техники на языке Q# и симулятор квантовых вычислений. Над разработкой ПО для квантовых компьютеров работают также 1QBit, Cambridge Quantum Computing, QSimulate, Rahko, Zapata и другие компании.
Для работы квантовых компьютеров требуются квантовые алгоритмы. Из наиболее известных квантовых алгоритмов можно выделить три:
Квантовый компьютер работает на вероятностном принципе. Его результатом работы является распределение вероятностей возможных ответов, наиболее вероятный ответ обычно является лучшим решением.
Квантовые кубиты в физической реализации бывают нескольких типов: сверхпроводниковые, зарядовые, ионные ловушки, квантовые точки и другие.
Настоящий уровень развития технологий позволяет создать большое количество кубитов, сложность возникает с устойчивостью такой системы. Как и все квантовые системы, кубиты легко теряют заданное квантовое состояние при взаимодействии с окружением (происходит их декогеренция). При этом в работе квантового компьютера растет количество ошибок вычислений. Чтобы обеспечить ее устойчивость при проведении вычислений, требуется оградить систему от любого фонового шума, например, в случае сверхпроводниковых систем, охлаждая их до температур, близких к нулю по Кельвину (-273,1 °C). Разработчики используют сверхтекучие жидкости, чтобы добиться такого охлаждения.
Как объяснил Руслан Юнусов, исторически сверхпроводники считались наиболее перспективным направлением благодаря хорошей масштабируемости, стабильности во времени, контроле параметров и относительной легкости управления ими. Именно на этой платформе построены квантовые компьютеры IBM, Google и Rigetti. Однако, по его словам, в последнее время все большую популярность приобретают альтернативные квантовые платформы: ионы, демонстрирующие высочайшие на сегодняшний день показатели стабильности и точности операций (Honeywell, IonQ), и фотоны, преимуществами которых являются малый размер фотонного процессора и возможность работы при комнатных температурах (Xanadu, PsiQuantum, Quix).
Кроме того, развиваются новые концепции: системы на поляритонах или магнонах, системы бозе-эйнштейновских конденсатов, когерентные машины Изинга, когерентные CMOS-архитектуры. Так, в поляритонной архитектуре битом служит поляритон — квазичастица, сочетающая свойства света и вещества. Теоретически, поляритонный квантовый компьютер сможет работать при комнатной температуре, что снизит его стоимость и упростит изготовление. В настоящее время изучением поляритонных структур занимается Сколтех.
Чем квантовый компьютер превосходит обычный?
Принцип суперпозиции, при котором базовая единица информации может существовать более чем в одном состоянии одновременно, позволяет квантовому компьютеру хранить и обрабатывать одновременно гораздо больше данных, чем любому другому. При этом большими объемами данных можно управлять одновременно с помощью концепции, известной как квантовый параллелизм. Имея возможность вычислять и анализировать разные состояния данных одновременно, а не по одному, квантовые системы могут давать результаты с очень высокой скоростью.
Принцип суперпозиции, при котором базовая единица информации может существовать более чем в одном состоянии одновременно, позволяет квантовому компьютеру хранить и обрабатывать одновременно гораздо больше данных, чем любому другому.
Квантовые системы можно было бы применить для того, чтобы решить проблему коммивояжера — задачу, которая требует нахождения кратчайшего маршрута между множеством городов, прежде чем вернуться домой. А решение этой задачи позволило бы более грамотно выстраивать навигацию и планировать маршруты по всему миру, что удешевило бы и упростило перемещения людей и грузов. Подобного рода исследования уже проводит Volkswagen совместно с D-Wave и Google.
Квантовый компьютер способен обрабатывать огромные объемы финансовых, фармацевтических или климатологических данных, чтобы найти оптимальные решения проблем в этих отраслях.
Наконец, квантовые системы способны найти новые методы шифрования и легко взламывать даже самые сложные шифры.
IBM Quantum уже работает с клиентами над решением подобных проблем. Компания помогает разработать новое поколение электромобилей на технологии квантовых батарей с Daimler; технологию снижения выбросов углерода в атмосферу с помощью открытия экологичных материалов с ExxonMobil: ищет истоки зарождения Вселенной вместе с CERN. А Google использовала Sycamore для точного моделирования химической реакции.
CES 2020, IBM и первое настоящее коммерческое применение нового квантового компьютера
План статьи:
1. Инфоповод – неожиданное заявление IBM на CES 2020.
2. А что же мы ожидали?
3. Технология квантовых компьютеров IBM развивается быстрее планов (в действительности – нет).
4. Возникновение новых отраслей прямо сейчас.
5. Мы угадали момент, вот наши книги для вас.
Традиционно на первой неделе января в Лас-Вегасе проходит крупнейшая международная выставка CES, где все ведущие технологические компании мира анонсируют львиную долю передовых разработок. Не исключение и IBM, неожиданно объявившая о первом коммерческом использовании своего новейшего квантового компьютера. Партнёром оказался автоконцерн Daimler. Его деятельность по разработке электромобилей потребовала произвести высокоточные вычисления для симуляций характеристик молекул (литий-сера), которые планируется взять за основу нового поколения автомобильных твердотельных аккумуляторов. Лидеры этого рынка в данный момент связывают ближайший большой скачок отрасли электрического транспорта именно с технологией твердотельных литиевых аккумуляторов. Использование для расчётов квантового компьютера оказалось более привлекательным, чем традиционные высокопроизводительные вычисления на суперкомпьютерах. И вот почему это прекрасно.
А что же здесь неожиданного? Мы-то чего ожидали?
Анонс Q System на прошлом CES
Ровно год назад, на CES 2019, был представлен IBM Q System One. Это квантовый компьютер с 20 кубитами, собственной системой охлаждения до сверхнизких температур и функционально самодостаточный во всех смыслах. Подробнее об этом событии можно прочесть в одной из моих заметок.
Казалось, преждевременное заявление
Тогда же было объявлено о том, что данная линейка квантовых компьютеров выходит за пределы исключительно исследовательских целей, это не инженерные образцы технологий, к которым дают свободный доступ. Теперь это продукт, целью которого является коммерциализация квантовых вычислений. В этом контексте доступ к новинке получили лишь компании, вступившие в специально созданную организацию. А сам Q System One спроектирован как самостоятельная вычислительная единица с возможностью доступа через облако и с разделением ресурсов.
Тем не менее, для большей части наблюдателей и экспертов такой шаг показался преждевременным. Не было доказательств «квантового превосходства» (способности квантового компьютера на настолько сложные вычисления, что традиционный компьютер не сможет выполнить физически), при этом именно квантовое превосходство обычно рассматривается как веха, преодоление которой необходимо для коммерциализации технологии.
Казалось, мы знаем, что будет через год
Для многих уже тогда стало «понятно», чего же ожидать от IBM в ближайший год. Основываясь на стиле предыдущих анонсов, некоторых утечках и свежей информации, очевидным был следующий прогноз: IBM постарается привлечь как можно больше партнёров в свою сеть, на CES 2020 покажет очередную модель с 50 кубитами (которые всё ещё можно симулировать на обычных, доступных для технологических гигантов суперкомпьютерах), на этом до CES 2021 про тему можно будет забыть.
По сути, почти никто не поверил в обоснованность и реалистичность намерений IBM.
IBM не стал хвалиться «просто цифрами»
Тем не менее, особо внимательным наблюдателям было за что зацепиться. А несколько месяцев назад вспыхнул маленький, но говорящий сигнальный огонь. IBM без шума и гонора запустила очередную модель с 53 кубитами. Они сделали больше кубитов, сделали раньше и не стали этим сильно хвалиться. Это был явный сигнал о том, что у них есть новости поважнее, которым и уделят своё внимание на CES.
Технология квантовых компьютеров IBM развивается быстрее плана
Обещали рост по закону Мура
Учитывая количество серьёзных игроков, направивших свои инвестиции в тему квантовых вычислений, а также основываясь на предыдущей динамике исследований и опыте первой компьютерной революции, IBM поставили себе очень амбициозную задачу, на которую не посягнул больше никто, – обеспечить как минимум удвоение количества кубитов каждый год.
Рост оказался быстрее обещаний
При этом, если мы посмотрим на текущую динамику, результат будет даже лучше! 5 кубит в 2017-м, 16 кубит в 2018-м, 20 кубит в начале 2019-м, 53 кубита в конце 2019-го. Почти одиннадцатикратный рост за два года!
В действительности в IBM просто смотрят на другие показатели, а рост идёт по плану
Тем не менее, это вовсе не означает наступление сингулярности (прости, Рэй). В действительности рост происходит строго в соответствии с планом, просто у IBM за основу взят иной показатель.
Квантовый объём (quantum volume) – специально разработанный и опубликованный показатель и методика оценки производительности реальных (в противовес к идеальным, недостижимым на текущем уровне развития техники) квантовых компьютеров. Используя эту оценку, мы увидим строгую прогрессию и сможем сделать прогноз о ближайших планах. 
Итак, в данный момент мы видим следующую картину:
| Кол-во кубит | Квантовый объём | Год |
|---|---|---|
| 5 | 4 | 2017 |
| 16 | 8 | 2018 |
| 20 | 16 | Нач. 2019 |
| 53 | 32 | Кон. 2019 |
| 80-128? | 64 | Кон. 2020 |
Действительно, примерно раз в год происходит удвоение мощности по внутренней методике оценки. Учитывая отсутствие универсальной общепринятой метрики – вполне оправданно. Более того, мы имеем небольшой ряд данных, на основании которых можно предположить параметры следующего анонса. В конце 2020 года IBM представит новую модель, в которой будет от 80 до 128 физических кубит. Квантовый объём при этом составит 64 и, вероятно, будет достигнуто квантовое превосходство (по крайней мере, для некого спектра задач).
По плану идёт и привлечение партнёров
Частью бизнес-стратегии IBM является предоставление сервиса квантовых вычислений. Именно сервис, а не банальная продажа железа является уроком, вынесенным IBM по итогам текущей технологической эры. Для этого они создают и развивают собственную экосистему под названием Q Network. Организации, желающие получить конкурентное преимущество, вступают в эту сеть и получают доступ к самым свежим разработкам железа, консультантам, исследователям. Рассчитывает IBM на то, что первая экосистема сможет достаточно глубоко войти в наиболее передовые и значимые исследовательские и инвестиционные процессы партнёров, чтобы в будущем, при появлении конкурентов на рынке, оказалось невыгодно инвестировать в смену сервиса. Счёт уже перевалил за сотню партнёров, недавно к Q Network присоединились Delta Airlines, Goldman Sachs и Los Alamos National Lab.
Возникновение новых отраслей прямо сейчас
Именно сейчас развивается (NISQ)
Те квантовые компьютеры, которые сейчас разрабатываются технологическими гигантами, во многом схожи с ранними микрочипами и техникой на них. Технологические ограничения заставляют выдумывать различные алгоритмические и композиционные ухищрения для получения полезного результата вычислений (например, как использовалась быстрая смена небольшого количества цветов пикселей для расширения доступной к восприятию цветовой палитры в видеоиграх).
Нынешние квантовые компьютеры можно обозначить как Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ), поскольку результаты работы с кубитами зашумлены и технологии для надёжного хранения квантовой информации лишь проектируются – приходится пользоваться множеством трюков и костылей.
Сейчас неочевидна польза от NISQ для каждой отрасли современных знаний, однако исследования и инновации, связанные с достижениями химии, биологии, экономики, могут найти выгоду от квантовых компьютеров прямо сейчас. Доказательством этого является событие из заголовка поста. Как минимум один серьёзный технологический концерн выбрал квантовые расчёты для обеспечения исследований в ключевой для его финансового будущего технологии. Оказалось, что квантовое превосходство не является обязательным условием для коммерциализации квантовых компьютеров.
Какими темпами ожидается рост
Конечно, наиболее наглядным критерием развития технологии является денежный оборот. И последние прогнозы, на мой взгляд, позволяют понять всю серьёзность происходящего. Так в 2020-х мировые расходы на квантовые вычисления достигнут сотен миллионов долларов ежегодно. А уже в 2030-х ежегодные расходы будут исчисляться десятками миллиардов.
И всё это лишь на первом этапе развития технологий (NISQ). Переход к совершенно новым архитектурным и технологическим решениям (около 2045), вероятно, увеличит рынок ещё на порядок или порядки.
Кто и как воспользуется технологией
Среди первых, крупных, имеющих потенциал к применению квантовых компьютеров компаний можно назвать Samsung, Daimler, Honda, JP Morgan Chase, Barclays.
Для Samsung интересны разработки в области новых материалов микроэлектроники и инновации её фабричного производства. Квантовые компьютеры нынешнего поколения могут быть в этом полезны. Ждём анонса.
Daimler интересны разработки в области химии для аккумуляторов (что, как мы узнали, они и делают), а также решения в области навигации (область задач, как задача коммивояжёра, поддающаяся оптимизации расчётов на квантовых компьютерах, в отличие от классических).
JP Morgan Chase заинтересован в новых подходах для финансового анализа, анализа рисков, трейдинга и т. п. Анонсов мы вряд ли дождёмся, просто богатые будут богатеть быстрее.
Последствия для хай–тек- и айти- индустрий
Быть недостижимым – не единственный способ быть лучше. Я думаю, это главная мысль, которую не воспринимают скептики квантовых вычислений. Лучшее враг хорошего, а в бизнесе зачастую достаточно быть лишь немного лучше по некоторым параметрам, чем недостижимо лучше по одному. Возможно, наиболее дорогие, востребованные, малочисленные суперкомпьютеры Земли будут способны в ближайшие года избегать квантового превосходства. Но это не является аргументом против развития и использования квантовых компьютеров, производящих те же расчёты без очереди доступа, за малую долю электроэнергии, сравнимое время и со сравнимой или превосходящей точностью.
Наверняка можно сказать, что компании, в основе бизнеса которых лежит технологическое совершенство в областях применения NISQ, будут иметь конкурентное преимущество при их использовании. И учитывая целевую скорость развития квантовых вычислений, это преимущество будет драматически возрастать. Уже в ближайшие 5 лет каждая компания, рассчитывающая на лидерство и шанс в конкурентной борьбе, должна будет использовать квантовые компьютеры. А значит, мы прямо сейчас увидели рождение новой профессии – программист квантового компьютера.
Мы угадали момент, вот наши книги для вас
Год назад, после CES 2019 мы были среди тех, кто разглядел потенциал и решимость IBM в развитии технологий квантовых вычислений. Тогда же мы решили не откладывать на потом, а начать формировать базовый набор литературы для наших читателей. Просмотрев все существующие и планирующиеся к выходу книги зарубежных издательств, мы выбрали для вас лучшие. Ещё одна книга в работе и будет выпущена через несколько месяцев. Подпишитесь на наш блог, что бы не пропустить!
Книга «Квантовые вычисления для настоящих айтишников»
Цель этой книги — познакомить с квантовыми вычислениями всех, кто знаком с курсом математики средней школы и готов немного потрудиться. В этой книге мы будем знакомиться с кубитами, запутанностью (квантовых состояний), квантовой телепортацией и квантовыми алгоритмами, а также с другими темами, имеющими отношение к квантовым компьютерам. Задача состоит не в том, чтобы дать смутное представление об этих понятиях, а в том, чтобы сделать их кристально ясными.
Квантовые вычисления часто упоминаются в новостях: Китай телепортировал кубит с Земли на спутник; алгоритм Шора поставил под угрозу ныне используемые методы шифрования; квантовое распределение ключей снова сделает шифрование надёжным средством защиты; алгоритм Гровера увеличит скорость поиска данных. Но что всё это означает в действительности? Как всё это работает? Об этом Крис Бернхард и собирается рассказать.
Для Хаброжителей скидка 25 % по купону — Квантовые вычисления
По факту оплаты бумажной версии книги на e-mail высылается электронная книга.
Книга «Разработка с использованием квантовых компьютеров. программирование квантовых машин в облаке: Python, Qiskit, Quantum Assembly language и IBM QExperience»
Открыт предзаказ на книгу, книга выйдет из типографии к концу января. На время предзаказа скидка! Научным редактором русскоязычного издания выступил Михаил Коробко aka Shkaff
Квантовые вычисления не просто меняют реальность! Совершенно новая отрасль рождается на наших глазах, чтобы создать немыслимое ранее и обесценить некоторые достижения прошлого.
В этой книге рассмотрены наиболее важные компоненты квантового компьютера: кубиты, логические вентили и квантовые схемы, а также объясняется отличие квантовой архитектуры от традиционной. Вы сможете бесплатно экспериментировать с ними как в симуляторе, так и на реальном квантовом устройстве с применением IBM Q Experience.
Вы узнаете, как выполняются квантовые вычисления с помощью QISKit (программный инструментарий для обработки квантовой информации), Python SDK и других API, в частности QASM. Наконец, вы изучите современные квантовые алгоритмы, реализующие запутанность, генерацию случайных чисел, линейный поиск, факторизацию целых чисел и др.
Разберётесь с состояниями Белла, описывающими запутанность, алгоритмом Гровера для линейного поиска, алгоритмом Шора для факторизации целых чисел, алгоритмами оптимизации и многим другим.