«Нам нужен 1 млн кубитов»: как Intel собирается выиграть квантовую гонку

Директор по квантовым разработкам Intel Джим Кларк рассказал РБК, как упустившая начало квантовой гонки компания собирается догнать конкурентов и создать квантовый компьютер

Джим Кларк (Фото: из архива пресс-службы компании Intel)

Компания Intel объявила о начале квантовых исследований позже других ИT-гигантов, в 2015 году. Она выделила на разработки $50 млн и договорилась о совместных исследованиях с нидерландским научным центром QuTech. Полноценные квантовые компьютеры появятся через десять лет, Intel надеется догнать конкурентов и создать полную систему первой, заявил директор этого направления в Intel Джим Кларк в интервью журналу РБК.

— Вы запустили исследовательскую программу по разработке квантового компьютера с лабораторией QuTech совсем недавно, в 2015 году. Вели ли вы собственные разработки до этого?

— До 2015 года у Intel не было такой программы, но мы постоянно отслеживали исследования на эту тему. Каждые несколько лет мы задавались вопросом, пора ли начинать программу разработки квантового компьютера, и долгое время было очевидно, что до появления квантовых компьютеров еще очень далеко. В 2015-м мы поняли, что это станет возможным примерно через 15 лет, но мы можем сократить этот срок до десяти. Сейчас у нас есть совместная программа с QuTech в Нидерландах и внутренняя программа в Орегоне.

— Другие компании начали разработки раньше. Почему именно в 2015-м вы решили, что пора инвестировать? Раньше вы не верили в эти технологии?

— Дело не в том, что мы не верили. Вопрос был в том, сможем ли мы привнести что-то новое в эту область. В 2015-м было уже много исследовательских групп, которые смогли сделать системы с несколькими кубитами. И мы подумали: что нужно, чтобы масштабировать их до множества кубитов, которых будет достаточно для создания полноценного компьютера? Нужно было решить инженерные задачи, например, какие материалы использовать, как связать кубиты вместе, какая архитектура необходима для поддержки такой большой системы. Мы поняли, что у нас в компании уже есть наработки, которые мы можем применить к квантовым компьютерам.

— Ваша конечная цель — создать квантовый компьютер?

— Цель нашей программы — создать полную систему, от кубитов до архитектуры и приложений. Сейчас, наверное, слишком рано думать о концентрации всех частей системы внутри компании, так что в ближайшие несколько лет мы продолжим работать с Нидерландами. Но долгосрочная цель — создать полноценный квантовый компьютер внутри Intel.

— Уже понятно, когда это может произойти?

— Отличный вопрос, его все задают — как внутри Intel, так и за ее пределами. Давайте я очерчу временные рамки. В ближайшие пару лет появятся небольшие системы, которые достигнут квантового превосходства. Их будут использовать для доказательства небольших физических задач и для разработки архитектуры алгоритмов. Еще через несколько лет, я думаю, появится система с 1 тыс. кубитов. С ней можно будет решать, наверное, более сложные задачи — моделирование материалов или химическое моделирование. Через десять лет будет 1 млн кубитов, это позволит корректировать ошибки. Такие системы можно будет использовать для больших вычислений: криптографии, масштабного химического моделирования, сложных математических задач и так далее.

Фото: из архива пресс-службы компании Intel

— Стремитесь ли вы стать первой компанией, которая создаст полноценный квантовый компьютер?

— Конечно, мы хотим первыми представить полную систему. Сейчас у разных компаний от 10 до 50 кубитов. Intel в октябре объявила о создании 17-кубитного процессора, в тот момент, по-моему, это был самый крупный чип, о котором объявляли. С тех пор были заявления о создании чипов б?льших размеров. Intel объявит о создании более крупного чипа через несколько месяцев.

— IBM недавно объявила о создании 50-кубитного компьютера. Что вы об этом думаете?

— Intel отстает от этого рубежа всего на несколько месяцев.

— Есть ли различия между разработками Intel и конкурентов?

— Intel изучает два типа кубитов. Первый — сверхпроводящие кубиты, это делают и наши конкуренты. Здесь мы умеем «упаковывать» кубиты в большие процессоры. Также мы изучаем другую технологию — спиновые кубиты. Они очень похожи на обычные транзисторы. На серверных процессорах Intel — миллиарды транзисторов. И есть надежда, что мы сможем модифицировать эти транзисторы, чтобы они работали как кубиты, и в конце концов эта технология поможет нам создать масштабный квантовый компьютер. Вторая технология на данном этапе для Intel уникальна.

— А чем на практике отличаются спиновые кубиты от сверхпроводящих?

— На сегодняшний день первые отстают как технология: сейчас ученые создают компьютеры с 10–50 сверхпроводящими кубитами, а со спиновыми — пока всего два-три кубита. Но спиновые кубиты гораздо меньше, чем сверхпроводящие. Поэтому их с большей вероятностью можно будет масштабировать.

— Как можно будет коммерциализировать квантовый компьютер?

— Конечно, есть потребители, которые будут покупать квантовые компьютеры, — например, университеты или государство. Но есть и другая модель, когда люди или компании будут покупать доступ к ним на определенное время. Например, квантовый компьютер может быть в облаке. Intel, возможно, будет предоставлять такие услуги.

— Занимаетесь ли вы софтом для квантовых компьютеров?

— У нас есть несколько инженеров, которые занимаются алгоритмами — софтом, если хотите. Пока они ограничены тем, что все еще нет «железа» для масштабных задач. В будущем мы будем делать квантовые процессоры, которые будут работать на квантовой архитектуре Intel.

Даже если бы сейчас у нас был процессор с 1 млн кубитов, все равно нет системы, на которой его можно было бы запустить. Кубиты очень хрупкие, и при работе с ними нужно соблюдать очень специфические требования. Почти все квантовые технологии требуют очень низких температур. Мы работаем буквально при долях градуса от абсолютного нуля. Такие системы доступны, хотя они недешевые, — это называется рефрижератор растворения. Они нужны для охлаждения приблизительно до 10 мК [милликельвинов] — очень холодно, примерно в 250 раз холоднее, чем в космосе.

Фото: из архива пресс-службы компании Intel

— Как вы относитесь к «гонке гигантов» в этой области? Кажется, что все разработки крупных компаний, которые занимаются квантовыми компьютерами, в принципе похожи. Есть ли смысл в этой гонке?

— Сейчас мы находимся на стадии 10–50 кубитов, а нам нужен 1 млн, так что мы только начинаем эту гонку. И то, каким образом мы от 50 доберемся до 1 млн, неочевидно. То, в чем разные компании могут отличиться, — это способ масштабирования. Мы, например, используем для этого нашу экспертизу в упаковке, архитектуре и исследования вторичных технологий, таких как спиновые кубиты.

— Какие технологии нужны будут вам и другим компаниям после создания квантового компьютера?

— По-моему, большой объем госфинансирования в этой сфере идет в криптографию. Но это очень сложная задача даже для квантового компьютера. Первыми сферами применения квантового компьютера будут химия, изучение материалов, разработка лекарств.

— Как появление квантового компьютера может повлиять на нашу жизнь?

— Когда в середине 1970-х появились первые суперкомпьютеры, никто не мог подумать, что спустя 40 лет мы будем носить более мощные компьютеры в карманах. Поэтому сложно предсказать, что будет через 40 лет. Вы упомянули химию — я бы сказал, что химия может изменить жизнь на планете. Представьте, что мы можем создать новое лекарство, лечить болезни, улучшить сельское хозяйство или энергетику. Это повлияет на всех, даже если у обычных людей не будет собственных квантовых компьютеров.