Квантовые компьютеры уже близко: что они изменят в вашей жизни
Квантовые компьютеры, которые ещё недавно называли «несбыточной мечтой», приближаются к практическому использованию. Они способны выполнять некоторые расчёты, недоступные даже суперкомпьютерам. Профессор Кобейского университета Такудзи Мики рассказал, как это изменит общество. Об этом сообщает издание Phys.org.
В отличие от обычных компьютеров, которые работают с битами (0 или 1), квантовые используют кубиты, способные находиться в суперпозиции состояний. Это позволяет обрабатывать множество вариантов одновременно. Например, расчёты для создания новых лекарств или материалов, которые на классическом компьютере заняли бы огромное время, квантовый компьютер выполнит значительно быстрее.
Однако квантовые компьютеры эффективны не для всех задач. Они особенно сильны в факторизации простых чисел — это важно для взлома шифрования. Именно поэтому страны вкладывают средства в эту технологию: существует угроза, что квантовые компьютеры смогут взломать современные системы шифрования, используемые в том числе в военных технологиях. Уже ведутся разработки «постквантовой криптографии» и квантового распределения ключей.
По словам профессора Мики, для практического применения потребуется около миллиона кубитов. В прошлом году RIKEN и Fujitsu представили сверхпроводящий квантовый компьютер с 256 кубитами — один из крупнейших для внешних пользователей. Ожидается, что в ближайшие десять лет появятся машины с 1000 или даже 10 000 кубитов. Сам Мики работает с кремниевыми спиновыми кубитами, которые можно интегрировать на одном чипе.
Одна из главных проблем — охлаждение: кубиты работают при температуре, близкой к абсолютному нулю (-273,15 °C). Чтобы избежать нагрева, контрольные схемы помещают внутрь криогенного холодильника, но они должны работать при сверхнизких температурах и потреблять минимум энергии.
Практические квантовые компьютеры ожидаются к 2035–2040 годам, хотя некоторые компании целятся в 2030 год. Они найдут применение в разработке лекарств, новых материалов, в искусственном интеллекте и финансовых симуляциях. Возможно, с их помощью удастся создать искусственный фотосинтез — превращение солнечного света и CO2 в химическую энергию.
Квантовые компьютеры не заменят обычные: они будут использоваться в дата-центрах, а не у каждого пользователя. Профессор Мики подчёркивает важность междисциплинарного подхода: в Кобейском университете уже создают систему, объединяющую квантовые технологии с медициной и биотехнологиями.
