Google заявляет, что приложения квантовых вычислений появятся через пять лет

Несколько недель назад на выставке CES 2025 генеральный директор Nvidia Дженсен Хуанг заявил, что практическое использование квантовых вычислений наступит примерно через 20 лет. Сегодня глава квантового подразделения Google Хартмут Невен заявил агентству Reuters , что мы сможем увидеть реальное применение квантовых вычислений в течение пяти лет. Итак, кто прав?

По словам Хуанга, в современных квантовых системах недостаточно «кубитов». На самом деле, они короче примерно на пять или шесть порядков. Но зачем нам так много? Что ж, текущие исследования показывают, что большее количество кубитов приводит к меньшему количеству ошибок, создавая более точные квантовые компьютеры. Давайте поговорим о том, почему это так.

Кубит — это именно то, на что он похож — квантовый бит. Он отличается от двоичного бита в обычном компьютере, поскольку может одновременно кодировать больше данных. Проблема с кубитами в том, что они являются квантовыми частицами, а квантовые частицы не всегда делают то, что мы хотим. Когда мы запускаем вычисления на квантовом компьютере, каждый из тысячи кубитов «терпит неудачу» (то есть перестает делать то, что мы хотим) и теряет результаты.

Когда-то у нас была похожая проблема с традиционными компьютерами. Например, компьютер ENIAC использовал более 17 000 электронных ламп для представления битов, и каждые пару дней лампы выходили из строя и выдавали ошибки. Но решение здесь было простым — нам просто нужно было отказаться от электронных ламп и найти что-то, что не так часто выходило из строя. Перенесемся на несколько десятилетий вперед, и мы получим крошечные кремниевые транзисторы с частотой отказов один на миллиард.

Для квантовых вычислений это решение не сработает. Кубиты — это квантовые частицы, а квантовые частицы — это то, что они есть. Мы не можем построить их из чего-то другого и не можем заставить их оставаться в том состоянии, в котором мы хотим — мы можем только найти способы использовать их такими, какие они есть.

Именно здесь становится актуальным вопрос «недостаточно кубитов». Только в прошлом году Google использовал свой квантовый чип Willow, чтобы обнаружить, что больше кубитов означает меньше ошибок. По сути, Google построил мегакубиты из нескольких физических кубитов, каждый из которых использует одни и те же данные. По сути, это создает систему отказоустойчивости — каждый раз, когда один физический кубит выходит из строя, появляется другой, который удерживает все в порядке. Чем больше у вас физических кубитов, тем больше сбоев вы сможете выдержать, и у вас будет больше шансов получить точный результат.

Однако, поскольку кубиты часто выходят из строя, и нам необходимо достичь довольно высокого уровня точности, чтобы начать использовать квантовые компьютеры для решения реальных задач, нам понадобится очень много кубитов, чтобы выполнить работу. Хуан считает, что для того, чтобы получить нужные нам цифры, потребуется целых 20 лет, а Невен намекает, что он сможет достичь этого за пять.

Знает ли Google что-то, чего не знает Nvidia? Это просто разжигание какого-то дружеского соревнования? Прямо сейчас мы не знаем ответа. Возможно, Невен просто хотел поднять акции квантовых компьютеров после того, как комментарии Хуанга привели к потере около 8 миллиардов долларов в прошлом месяце.

Всякий раз, когда прорыв действительно происходит, Google считает, что сможет использовать квантовые вычисления для создания более качественных аккумуляторов для электромобилей, разработки новых лекарств и, возможно, даже создания новых альтернативных источников энергии. Утверждать, что такие проекты могут стать возможными всего за пять лет, вполне возможно, но я полагаю, нам не придется слишком долго ждать, чтобы выяснить, насколько прав или насколько неправ Невен.