Богатство, власть и суперспособности: как квантовые вычисления меняют нашу жизнь

Правительства десятков стран и корпорации нанимают выдающихся ученых при финансовой поддержке в миллионы долларов для разработки передовой технологии, которая кардинально изменит мир. Кажется, что это сюжет какого-то голливудского фильма, но это наша жизнь прямо сейчас — речь про универсальный квантовый компьютер. Дмитрий Васильков, основатель и CEO QuSolve, рассказывает о том, почему это самая желанная технология и как ее можно использовать в любой сфере, где есть планирование.

Святой грааль науки

Именно такой ажиотаж сейчас вокруг квантовых вычислений. Тот, кто первый сможет разработать устойчивый квантовый компьютер, сорвет большой куш. Криптография и взлом данных, поиск новых материалов и лекарств, оптимизация, оценка рисков, — решения этих задач компьютер найдет практически мгновенно. Многих это пугает, и не зря: все наши данные и сбережения окажутся под угрозой. Это может привести к мировой катастрофе, которую уже назвали «квантовым апокалипсисом».

Но пока мощность квантовых компьютеров слишком мала, устройства могут только показывать возможность решения задач, а не решать их. Для взлома криптографического алгоритма с открытым ключом RSA (аббревиатура от фамилии создателей) нужно около 20 млн кубитов. Кубит — это квантовый аналог бита, который может принимать не только значения 0 и 1, но и обе эти позиции одновременно. В мире науки это называют суперпозицией, и именно эта особенность позволяет находить ответ быстрее, но создать ее непросто.

«Пока мощность квантовых компьютеров слишком мала»

Например, Google планирует выпустить квантовый компьютер с 1 млн кубитов только в 2029 году, а в современных квантовых компьютерах есть максимум сотня кубитов. Чем их больше — тем сложнее их напрямую соединять. К тому же современные кубиты нестабильны и со временем теряют квантовое состояние, а результаты вычислений содержат большое количество ошибок. Эти факторы сильно замедляют создание квантового компьютера.

«Квантовая» польза здесь и сейчас

Математики и физики, не дожидаясь дня Q, научились применять преимущества квантовых вычислений на классическом компьютере. Квантово-вдохновленные алгоритмы находят решения в приемлемые сроки. При этом лучшие современные алгоритмы уже находят их на 95–99% приближенные к оптимальным. Устройства помогают рассчитывать оптимальный маршрут для космических аппаратов, с помощью них разрабатывают новые лекарства и материалы.

Расположение ветряных электростанций, нефтяных скважин и станций скорой помощи также оптимизируют при помощи квантово-вдохновленных алгоритмов. И это можно сделать с любым расписанием — например, поездов или отпусков. Конечно, иногда план отпусков в маленькой компании можно сделать и вручную. Но если переменных и ограничивающих факторов слишком много, то выполнить подобную работу при помощи простого перебора невозможно: поиск ответа займет десятилетия. Выход до изобретения квантово-вдохновленных алгоритмов был один — намеренно отказаться от учета нескольких показателей. Конечно, это влияло на качество и эффективность решения.

Оптимизируй это

Чтобы использовать алгоритм, нужен специальный программно-аппаратный комплекс. Его называют решатель или солвер. Он используется для решения оптимизационных задач, когда надо рассмотреть миллионы комбинаций. Солвер позволяет учесть все ограничения, а его работа не зависит от предметной области, для которой решается задача. Решатель работает по единому логическому сценарию, используя вектор переменных и матрицу ограничений.

Солверы делятся на два типа. Первый — специализированный, к нему относится платформа Яндекс.Маршрутизация. Она решает проблемы логистики и выбора оптимального маршрута с учетом пробок, светофоров и ремонта дорог. Второй — промышленные или универсальные солверы, такие, как Fixstars или IBM CPLEX. Они решают оптимизационные задачи с большим количеством переменных и ограничений. Их используют для поиска новых материалов или составления графика производства. Универсальный солвер — это передовая технология в области оптимизации.

«Google планирует выпустить квантовый компьютер с 1 млн кубитов только в 2029 году»

В России пока нет своих универсальных солверов. Все предприятия пользуются японскими или американскими программно-аппаратными комплексами. А для того, чтобы настроить под себя квантово-вдохновленные алгоритмы и контролировать весь процесс вычислений, нужно иметь доступ к внутреннему коду солвера. Поэтому наш приоритет сейчас — разработка универсального солвера в России.

Потребность в солверах

До дня Q, когда появятся настоящие квантовые компьютеры, человечеству еще далеко. Но компании из разных сфер и стран уже применяют и внедряют квантовые технологии. Неудивительно, что оптимизация нужна везде, где есть планирование и последовательность, ведь это помогает экономить бюджеты, ресурсы и сокращает время работы.


Читать далее:

Ученые сняли на видео странное существо с щупальцами, которое приняли за цветок

Сверхзвуковой самолет будет летать со скоростью 2 000 км/ч и пересечет океан за 3,5 часа

Создан квантовый компьютер, который «вышел за пределы двоичной системы»

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Крошечные «бессмертные» черные дыры могут заполнять Вселенную и объяснять темную материю
Наука
Ученые впервые наблюдали, как орангутанг занимается самолечением
Наука
SpaceX не смогла скрыть полет ракеты над Россией: в сети публикуют фото
Космос
Зонд «Эйнштейн» показал первую партию редких космических фото
Космос
Миссию по доставке образцов с загадочной стороны Луны запустили в Китае
Наука
Ученые подтвердили ключевые события из Библии
Наука
Недалеко от нас есть планета, где ветер дует быстрее пули
Космос
Найден необычный способ бороться с хроническим стрессом
Наука
Посмотрите на самый редкий торнадо, который пронесся над США
Наука
Над Землей пролетел астероид, который вращался быстрее всех остальных
Космос
Ученые показали лицо женщины, которая жила 75 000 лет назад
Наука
Анализ генов показал, как древние водоросли вышли на поверхность планеты
Наука
Древняя технология поможет вырастить растения на Марсе, считают ученые
Космос
Физики из MIT добились рекордной близости между атомами для квантовых исследований
Наука
В Германии на ветряную электростанцию впервые установили деревянные лопасти
Новости
Инженеры разработали искусственную пиявку для безболезненного забора крови у детей
Наука
Solar Orbiter запечатлел «пушистую» корону Солнца в завораживающих деталях
Космос
Китай отправляет миссию на обратную сторону Луны: как смотреть онлайн
Космос
ИИ нашел асимметрию материи и антиматерии на Большом адронном коллайдере
Наука
TikTok вернулся в Россию? Что известно прямо сейчас
Новости