Квантовая гонка
К середине XXI века Китай собирается построить неуязвимую систему квантовой спутниковой связи и первый в мире квантовый компьютер, способный дать человечеству новые лекарства и материалы – и взломать любой код. Чтобы это стало возможным, в квантовые исследования вливаются миллиарды юаней. Китайским руководством движет не только любовь к высоким технологиям: соревнование с США в традициях холодной войны в самом разгаре, и Поднебесная пока впереди.
Три вещи важнее всего для превращения Китая в прогрессивную страну и поддержания этого статуса в течение ближайших десятилетий – это искусственный интеллект, большие данные и интернет. Так говорил председатель Си Цзиньпин на последнем съезде коммунистической партии в 2017 году, ставшем неофициальным годом ИИ в Китае – потому что в тот год ИИ AlphaGo выиграл у человека партию в го. Это на Западе об игре читали в газетах; в Китае трансляцию поединка смотрело 280 млн человек. Через два месяца после исторической игры правительство составило официальный план развития искусственного интеллекта нового поколения. С тех пор не прекращается бум китайских ИИ, до прошлого года развивавшихся умеренными темпами; согласно плану, к 2030 году китайский ИИ должен превратиться в отрасль с оборотом в 150 млрд долл. Следующий год – 2018-й – стал в Китае годом квантовых технологий: успешно завершился первый эксперимент по передаче сигнала по квантовому каналу через спутник; разработчики квантового подразделения китайского гиганта Alibaba немного охладили пыл конкурирующего подразделения Google. Эти события не противоречат программе председателя – наоборот, она выполняется в точности: страна готовится к созданию первого в мире квантового интернета и компьютера, который справится с любыми объемами данных.
Квантовый компьютер
Квантовый компьютер не замена обычному, электронному; он в некотором смысле быстрее и производительнее, но это не значит, что квантовая архитектура ляжет в основу ноутбуков и смартфонов будущего.Квантовый компьютер нужен для решения задач, с которыми мы редко сталкиваемся и в быту, и на работе; вероятнее всего, такие машины, как и современные суперкомпьютеры, будут работать при университетах и крупных компаниях. Уже сейчас приблизительно понятно, как они будут выглядеть: как то, что находится за задней стенкой холодильника, только больше. Главная часть квантового компьютера – это квантовый чип с кубитами, роль которых могут играть разные объекты квантовой природы: отдельные атомы, фотоны, изъяны в решетке кристалла или наноразмерные сверхпроводники. Линейные размеры всех этих объектов исчезающе малы, поэтому вне зависимости от природы кубитов в нем квантовый чип – очень миниатюрное устройство. Однако кубиты существуют и работают при очень малых, близких к абсолютному нолю температурах, поэтому вокруг крошечного чипа громоздится система охлаждения – она и составляет большую часть физического объема квантового компьютера.
В основе квантового компьютера лежат два явления квантовой природы: суперпозиция и запутанность. Суперпозиция – это способность кубита (элемента хранения информации в квантовом компьютере) существовать в состоянии с неопределенным значением; если у бита есть только два значения – 0 и 1, то кубит может находиться в состояниях, соответствующих нолю, единице или их суперпозиции. Запутанность – это таинственная связь между квантовыми системами, при которой изменение состояния одной без измеримой задержки приводит к изменению состояния другой. Суперпозиция дает квантовому компьютеру возможность выполнять очень сложные вычисления, пользуясь малыми объемами оперативной памяти, и расширяет список решаемых задач. Запутанность позволяет достигать огромной скорости вычислений.