Квантовая революция: что нас ждет ближайшие 10 лет

Директор московского центра разработки First Line Software Владимир Литошенко о квантовых компьютерах, которые появятся в ближайшие 10 лет и на порядки превзойдут классические компьютеры.

Наша компания First Line Software стоит по сути на трех “китах” - сплоченная команда инженеров-разработчиков, эффективные, проверенные годами процессы ведения проектов и новейшие технологии, которые мы применяем в проектах.

Третий “кит” и является триггером для меня. Квантовые компьютеры уже реальность. Да, они нестабильны, да, они пока существуют в единичных экспериментальных экземплярах, но они уже есть. В скорой перспективе квантовые компьютеры войдут в реальный сектор экономики. И тогда рынку потребуются компании-разработчики ПО, которые умеют программировать под квантовые компьютеры. Чтобы занять в этом направлении свою нишу, нужно начинать готовиться уже сейчас.

Развитие классического компьютера идет по пути уменьшения размера и увеличении плотности транзисторов, которые лежат в основе работы процессора. Но производительность процессоров ограничена разрешающей способностью литографического оборудования, задействованного в производстве чипов. Проще говоря, это размер «точки», с которой оборудование способно работать. Размеры «точек» действительно микроскопические, сейчас минимальная цифра — 7 нанометров (это миллиардные части метра). И чем меньше значение, тем компактнее чипы. Но уменьшение не может быть бесконечным, оно ограничено размером атома.

Согласно наблюдению Гордона Мура, одного из основателей Intel, предел производительности классических компьютеров наступит приблизительно к 2030 году.

Квантовые технологии позволят нам перешагнуть это ограничение. Квантовый компьютер - это новый тип устройства для вычислений. Для его работы используются не транзисторы, а квантовые частицы. Благодаря этому можно добиться выигрыша в решении ряда математических задач. Оптимистично надеюсь, что нам удастся создать квантовый компьютер в течение следующего десятилетия. Тогда такие процессы, как мгновенная передача данных на любые расстояния, проведение супер-сложных вычислений за доли секунды, станут обыденной реальностью, вероятно, уже для наших детей.

Квантовый компьютер обещает революцию в целом классе задач - информационная безопасность, искусственный интеллект, обработка больших данных. Нас ожидает колоссальный прорыв в фармацевтике, медицине, биохимии, наноэлектронике, криптографии. Это те отрасли, которые уже сейчас остро сталкиваются с проблемой ограничения вычислительных мощностей.

First Line Software разрабатывает очень много программных решений для медицины. Это область, где возможность быстро обрабатывать огромные данные и принимать правильные решения может стоить жизни человека. Во всем мире (я наблюдаю это в Европе, США, Канаде, России) медицина переходит из модели «заболел - лечим» в модель постоянного мониторинга, контроля, «доводки», поддержки здоровья каждого человека. Начиная со сбора и анализа данных о состоянии здоровья в режиме реального времени, заканчивая 3D-печатью витаминов/лекарств, которые специально разработаны под человека и его текущее состояние. Для того, чтобы построить цифровую модель человека (цифровой двойник) и моделировать/прогнозировать его состояние, требуются возможности, которые дает нам квантовый мир.

Буквально пять лет назад возникло понятие квантовой гонки: кто первым произведёт переворот – тот займёт нишу и получит доход, многократно превышающий вложенные финансы. За последние три года частные инвесторы вложили в направление $147 млн. Правительства государств мира в общей сложности - более $2 миллиардов, в том числе $550 млн от стран Евросоюза (по данным Фонда «Центр стратегических разработок «Северо-Запад»).

Крупные корпорации вышли на довольно высокий уровень производства экспериментальных моделей. Так что шансы к 2030 году увидеть в реальном секторе решения на базе квантовых компьютеров есть. Думаю, что пионерами будет кто-то из тройки Intel, IBM, Google. Не буду удивлён, если сильный рывок вперёд сделают коллеги из Китая. В 2016 году они вывели на орбиту первый квантовый спутник. Он используется для квантовых оптических экспериментов, таких как квантовая криптография и квантовая телепортация.

В России исследованиями в области квантовой физики занимается Российский квантовый центр, открытый в 2010 году. Летом 2017 года его руководитель Михаил Лукин объявил, что совместно с учеными из Гарвардского и Массачусетского технологических университетов был создан и протестирован квантовый элемент на 51 кубит. Созданное устройство пока является самой сложной вычислительной системой такого рода. Но вместе с этим – это все еще не квантовый компьютер.

Помимо РКЦ фундаментальные научные изыскания осуществляются на базе МГУ (кафедра суперкомпьютеров и квантовой информатики), СПбГУ (факультет прикладной информатики), Институт физики твердого тела РАН.

В российских вузах также существует методика работы, связанная с развитием прикладных аспектов квантовых технологий и внедрением разработок в реальную жизнь. В какой-то степени мы реализуем американскую модель spin-off, когда молодые сотрудники создают фирмы на базе университетов для коммерциализации научных разработок.

Сегодня квантовые технологии уже появляются в открытом доступе. Корпорация IBM открыла доступ к своему квантовому компьютеру. Так что учёные и исследователи всего мира могут производить там свои вычисления. Но даже если у вас нет глубоких познаний в квантовой физике, вы всё же можете уже попробовать новейшие технологии - у вас есть возможность сыграть партию в квантовые шахматы. Это модификация обычных шахмат, добавляющая на шахматную доску законы квантовой механики. Фигуры могут находиться на нескольких клетках одновременно; быть одновременно живыми и мертвыми, как кот Шредингера; проходить "сквозь" друг друга; находиться в состоянии квантовой запутанности и мгновенно коллапсировать при измерении.

В тот момент, когда квантовые компьютеры перейдут из разряда научных исследований в разряд промышленных решений, потребуются программисты, которые на базе данной платформы смогут разрабатывать эффективные информационные системы. В First Line Software мы намерены побороться за лидерство в этой области.

#it #soft #firstlinesoftware #scrum #agile #нанотехнологии #наноинновации