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
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости
Старая модель не работает: ученые ищут новые объяснения устройства Вселенной
Космос
Пыльцевая буря накрыла центр России: что это и как защититься аллергикам
Наука
3400-летние артефакты загадочного племени нашли на вершине потухшего вулкана в Венгрии
Наука
На 3D-принтере напечатали электрод, который работает эффективнее ЭЭГ
Наука
Древесная стружка и ветки: открыт необычный способ мумификации с удивительной эффективностью
Наука
Физики MIT наблюдали квантовые взаимодействия между атомами
Наука
В Перми предложили способ очистки побережья от последствий разлива нефти
Наука
«Уэбб» заглянул сквозь дымку, окутывающую популярные и загадочные экзопланеты
Космос
Хирурги впервые удалили опухоль позвоночника через глазницу
Наука
Не только в небе: птерозавры ходили бок о бок с динозаврами, выяснили ученые
Наука
Синтезирована молекула, «которая может заменить кремний в микроэлектронике»
Наука
Меньше вспышек, больше бурь: ученые рассказали об активности Солнца в первые месяцы года
Космос