«Квантовый компьютер для практического применения невозможен»

В квантовые компьютеры инвестируют миллиарды долларов в надежде, что однажды они изменят мир. Однако это «однажды» все не наступает. Российский физик Михаил Дьяконов, ведущий исследования в лаборатории Шарля Кулона Университета Монпелье (Франция), считает, что многообещающее направление науки превращается в пиар-пузырь и скоро интерес к нему угаснет.

Гонка вооружений или погоня за мечтой

Впервые концепция квантовых вычислений была предложена 1980 году знаменитым советским математиком Юрием Маниным, пусть и в достаточно расплывчатой форме. Через несколько лет оксфордский физик Дэвид Дойч сформулировал теорию полноценного квантового компьютера, квантового аналога универсальной вычислительной машины Тьюринга.

Популярность идея стала набирать в 1990-е годы. Тогда начали проводиться многочисленные исследования, а в научных журналах стали публиковать статьи — преимущественно теоретические. 

Изыскания в этой сфере ведутся десятилетиями, но пока безрезультатно — квантовые компьютеры до сих пор не стали реальностью. Интерес к технологии еще сохраняется, но скоро первичный ажиотаж уступит место разочарованию, уверен известный физик-теоретик Михаил Дьяконов, автор теории «поверхностных волн Дьяконова». 

В своей колонке в IEEE Spectrum, которая озаглавлена «Дело против квантовых вычислений», ученый вспоминает, какие надежды подавали квантовые компьютеры первое время. Эксперты обещали, что устройства совершат прорыв в разработке новых материалов и открытии новых лекарств. Квантовые компьютеры якобы откроют новые возможности для развития искусственного интеллекта, изменят промышленность, экономику, общество. 

«Доходит до того, что физикам их разных областей приходится специально связывать свою работу с квантовыми компьютерами, чтобы как-то оправдать свои исследования», — пишет Дьяконов. 

Физик отмечает, что на разработку квантовых систем тратятся миллиарды — их спонсируют как государства, так и частные компании, в том числе ИТ-гиганты Google, IBM, и Microsoft. «Они усердно и не жалея ресурсов трудятся над технологиями в ультрасовременных лабораториях в надежде воплотить свое видение будущего», — замечает исследователь. Этот процесс он называет «нескончаемой гонкой вооружений».

Однако никто так и не может дать ответ, когда же квантовые компьютеры станут реальностью. Одни оптимистично говорят о диапазоне 5-10 лет, другие — 20-30 лет. Причем эти прогнозы остаются неизменными уже не первый год, а сроки не сдвигаются.

Нехватка кубитов и фантастические препятствия

Дьяконов несколько десятилетий посвятил изучению квантовой физики и физики конденсированного состояния.

И пришел к выводу: решающий практические задачи квантовый компьютер невозможен в обозримом будущем. 

Главная проблема — это колоссальные технические препятствия, которые не дают ученым воплотить замысел в жизнь. Дьяконов объясняет: для того, чтобы квантовый компьютер смог сравниться в решении самых обычных задач с простым ноутбуком, ему необходимо от 1000 до 100?000 кубитов. Количество параметров, которое в каждый момент времени просчитывает квантовый компьютер определяется по формуле 2 в степень N, где N — число кубитов.

Значит, в каждый момент времени даже не слишком мощный квантовый компьютер должен оперировать минимум 2 в 1000-й степени параметрами. Это соответствует 10 в 300-й степени.

«Для сравнения — в наблюдаемой части Вселенной сосредоточено лишь 10 в 80-й степени субатомных частиц. На этом моменте описания компьютерной технологии будущего любой серьезный инженер потеряет к ней всякий интерес», — утверждает ученый.

Дьяконов добавляет, что при таком количестве непрерывных параметров число ошибок невозможно контролировать, как бы ни пытались теоретики убедить общественность в обратном.

Физик отмечает, что с точки зрения «железа» в отрасли появляются новые перспективные разработки. Он приводит в пример чип на 49 кубитов от Intel, на 50 кубитов от IBM и на 72 — от Google. «Но конечный итог этих разработок пока не совсем ясен, поскольку компании не разглашают детали исследований».

Эксперт признает, что подобные изыскания необходимы и в долгосрочной перспективе они принесут пользу науке.

«Однако я сомневаюсь, что эти попытки приведут к созданию реального квантового компьютера для практического применения», — замечает Дьяконов.

Он приходит к выводу, что скоро отрасль превратится в пиар-пузырь, поскольку интерес к многообещающим технологиям обычно держится лишь несколько десятилетий. «Любого, кто давно следит за отраслью, уже должны раздражать очередные обещания прорыва», — пишет физик. 

По его мнению, все эти факторы ставят под сомнение перспективы технологии. Разрыв между скромными устройствами в несколько кубитов и мощными машинами на тысячи и миллионы кубитов колоссален, и вряд ли его удастся преодолеть в ближайшее время. 

Дьяконов вспоминает рекомендацию физика Рольфа Ландауэра. Тот еще несколько десятилетий назад посоветовал сопровождать исследования по квантовым вычислениями специальным дисклеймером: «Проекты квантовых вычислений опираются на спекулятивную технологию. В своей нынешней форме она не принимает в расчет всевозможные источники помех, ненадежностей и ошибок производства, так что работать, скорее всего, это не будет».