Революционный квантовый компьютер, который может вообще не быть квантовым

Клайв Томпсон

Google владеет множество компьютеров — возможно, миллион серверов, объединенных в самый быстрый и мощный искусственный интеллект на планете. Но в августе прошлого года Google объединилась с НАСА, чтобы приобрести, возможно, самое мощное оборудование поискового гиганта. Это, конечно, самое странное.

Расположенная в Исследовательском центре Эймса НАСА в Маунтин-Вью, штат Калифорния, в паре миль от Googleplex, машина представляет собой буквально черный ящик высотой 10 футов. По сути, это морозильная камера, и в ней находится единственный замечательный компьютерный чип, основанный не на обычном кремнии, а на крошечных петлях ниобиевой проволоки, охлажденных до температуры в 150 раз ниже, чем в глубоком космосе. Название коробки, а также название компании, которая ее изготовила, написаны большими научно-фантастическими буквами на одной стороне: D-WAVE. Руководители компании, создавшей его, говорят, что черный ящик — это первый в мире практический квантовый компьютер, устройство, которое использует радикально новую физику для вычисления чисел быстрее, чем любая сопоставимая машина на Земле. Если они правы, это глубокий прорыв. Вопрос в том: они?

Хартмут Невен, ученый-компьютерщик из Google, убедил своих начальников сотрудничать с НАСА в разработке D-Wave. Его лаборатория сейчас частично посвящена работе над машиной, бросанию ей задач, чтобы посмотреть, на что она способна. Оживленный немец с академическим языком, Невен основал одну из первых успешных фирм по распознаванию изображений; Google купила его в 2006 году, чтобы заниматься компьютерным зрением для самых разных проектов — от Picasa до Google Glass. Он работает над категорией вычислительных задач, называемых оптимизацией, — поиск решения математических головоломок с множеством ограничений, таких как лучший путь среди множества возможных маршрутов к месту назначения, правильное место для бурения нефти и эффективные действия производственного робота. Оптимизация — ключевая часть, казалось бы, волшебного инструмента Google по работе с данными, и Невен говорит, что методы, которые использует компания, начинают достигать своего пика. «Они настолько быстры, насколько когда-либо», — говорит он.

В результате у Google – и вообще у всей компьютерной науки – остается только два варианта: создавать еще более крупные и энергоемкие компьютеры на базе кремния. Или найти новый выход, радикально новый подход к вычислениям, который сможет в одно мгновение сделать то, что все остальные миллионы традиционных машин, работающих вместе, никогда не смогли бы осуществить, даже если бы они работали годами.

Это, как надеется Невен, и есть квантовый компьютер. Типичный ноутбук и ангары, полные серверов, на которых работает Google — которые квантовые ученые очаровательно называют «классическими машинами» — выполняют математические операции с «битами», которые переключаются между 1 и 0, представляя одно число в расчете. Но квантовые компьютеры используют квантовые биты, кубиты, которые могут существовать как 1 и 0 одновременно. Они могут работать с любым количеством номеров одновременно. Это ошеломляющая концепция поздней ночи в комнате общежития, которая позволяет квантовому компьютеру выполнять вычисления на смехотворно высоких скоростях.

Если только это вообще не квантовый компьютер. Квантовые вычисления настолько новы и настолько странны, что никто до конца не уверен, является ли D-Wave квантовым компьютером или просто очень причудливым классическим компьютером. Даже люди, которые его создают, точно не знают, как он работает и на что способен. Это то, что Невен пытается выяснить, сидя в своей лаборатории неделю за неделей, терпеливо учась разговаривать с D-Wave. Если он сможет разгадать загадку — что может эта коробка такого, чего не может сделать никакая другая, и как — тогда бум. «Это то, что мы называем «квантовым превосходством», — говорит он. «По сути, это то, с чем классические машины больше не могут сравниться». Короче говоря, это будет новый компьютерный век.

Грегори Барбер

Эдриенн Со

Мэтт Саймон

Джулиан Чоккатту

Бывший борец Основатель D-Wave Джорди Роуз, вошедший в шорт-лист олимпийской сборной Канады, обладает бочкообразной грудью и руками, которые, кажется, готовы прижать скептиков к земле. Когда я встречаю его в штаб-квартире D-Wave в Бернаби, Британская Колумбия, он постоянно, слегка хмурится под густыми бровями. «Мы хотим быть такой компанией, как Intel, Microsoft и Google», — говорит Роуз. «Крупные флагманские предприятия с оборотом в 100 миллиардов долларов, которые создают совершенно новые типы технологий и экосистем. И я думаю, что мы близки. Мы пытаемся создать самые крутые компьютеры, которые когда-либо существовали в мировой истории».