Почти сто лет назад Альберт Эйнштейн отвергал саму возможность того, что фундаментальные процессы во Вселенной могут подчиняться вероятностям. Однако сегодня именно квантовая механика лежит в основе одной из наиболее значимых технологических трансформаций современности.
На фоне масштабного развития искусственного интеллекта формируется новая промышленная революция, в центре которой находятся квантовые вычисления. Это быстроразвивающийся сектор, привлекающий многомиллиардные инвестиции и демонстрирующий первые примеры реальных продуктов.
Крупнейшие технологические корпорации – IBM, Google, Microsoft – и растущие стартапы, такие как IonQ, конкурируют за лидерство в создании работоспособных квантовых процессоров.
Развитие квантовой архитектуры – фундамент нового этапа вычислительных технологий
Сегодня, как отмечает технический директор программы IBM Quantum Джейми Гарсия в интервью Bloomberg, квантовый компьютер представляет собой принципиально иную архитектуру обработки данных.
В отличие от классических битов в обычных компьютерах, ограниченных значениями нуля и единицы, кубиты в квантовых компьютерах способны находиться в состоянии суперпозиции, что обеспечивает качественно иной масштаб вычислений. По словам Гарсии, именно эта особенность позволяет рассчитывать на получение более точных и ранее недостижимых результатов в решении задач.
Директор отдела разработки квантовых аппаратных систем IBM Джерри Чоу отмечает, что квантовые вычисления открывают возможности для решения задач, которые на традиционных компьютерах требуют огромных ресурсов или вовсе не поддаются обработке. По его словам, уже в ближайшем году могут появиться первые подтверждения «квантового преимущества» – моментов, когда квантовая система справляется с вычислением быстрее, точнее или экономичнее, чем любой классический суперкомпьютер. IBM ожидает, что к 2029 году такие примеры станут массовыми и сформируют реальную инфраструктуру прикладных квантовых технологий.
Практическое применение квантовых вычислений
Серьезным стимулом для развития отрасли стал запуск облачного доступа к квантовым устройствам IBM в 2016 году. Платформа IBM Quantum Experience позволила тысячам исследователей в разных странах проводить эксперименты, запускать алгоритмы и публиковать научные работы, что фактически вывело квантовые вычисления за пределы узкоспециализированных лабораторий.
Отрасли применения: медицина, финансы, материалы
Первые примеры практического применения появляются в медицине, фармацевтике и химии. Гарсия привел в пример сотрудничество IBM с Кливлендской клиникой, где квантовые алгоритмы используются для моделирования химических реакций, анализа белковых структур и исследования вторичной структуры мРНК. Такие задачи трудно решать на классических системах даже при использовании суперкомпьютеров, тогда как квантовая модель позволяет обрабатывать их естественным образом.
Финансовая индустрия также демонстрирует растущий интерес к квантовым технологиям. Одним из первых примеров стало исследование HSBC: используя процессор Heron от IBM, лондонский банк смог улучшить прогнозирование цен на облигации на 34%. Для отрасли, в которой значимы минимальные изменения точности моделей, такой результат является важным индикатором перспективности технологии.
Потенциал квантовых вычислений распространяется и на другие отрасли. По словам Джейми Гарсии, квантовые методы могут существенно продвинуть исследования в материаловедении, разработке новых аккумуляторов, моделировании процессов фиксации азота для создания более эффективных удобрений и анализе углеродных циклов, важных для климатических технологий. Такие задачи требуют вычислительных возможностей, которые классическим системам зачастую недоступны.