Почему оксфордский физик считает, что квантовые вычисления — это большой пузырь

Никита Гурьянов — физик из Оксфордского университета, занимающийся вычислительной квантовой физикой. В конце августа он ворвался на Financial Times со статьей, критикующий индустрию квантовых вычислений, сравнив «фанфары» вокруг этой технологии с раздувающимся финансовым пузырем. Он предупреждает, что люди, особенно в сфере высоких технологий, в последние годы стали чересчур оптимистично смотреть на перспективы квантовых вычислений. И что здесь сейчас куда больше дыма, чем огня.

Большие деньги

Как ни странно, квантовые вычисления — уже очень прибыльная индустрия. В последние годы в эту область вливаются миллиарды долларов. Кульминацией, пожалуй, стал дебют на публичном рынке компаний, занимающихся квантовыми вычислениями, таких как Rigetti и D-Wave, а также любимый рыночный феномен 2021 года — IPO через компании по приобретению специального назначения (так называемые СПАКи).

СПАКи нужны компаниям без коммерческой деятельности и создаются строго для привлечения капитала. Таких размещений с каждым годом становится всё больше: если в 2014-м с выходом на биржу через СПАКи было привлечено $1,3 млрд, то в 2021-м — $163 млрд.

Два самых известных IPO такого характера — Virgin Galactic в 2019 году, акции которой сейчас упали до половины цены на момент старта торгов. И компания по производству электрогрузовиков Nikola в 2020-м, которая доросла до капитализации Ford через три дня после выхода, а потом оказалась скамом, созданным мошенником, так что котировки рухнули в десять раз.

Таким же методом, с помощью выхода на биржу через СПАКи, сейчас появилось множество стартапов, занимающихся квантовыми вычислениями. Так они получают доступ к широкому капиталу и массовые инвесторы дают им огромные деньги на разработки. Некоторые стартапы могут похвастаться ошеломляющей оценкой. IonQ, например, в октябре прошлого года была оценена в $2 миллиарда. За 7 лет существования главная разработка компании — её научная публикация об идее ионных квантовых компьютеров и их потенциальных применениях.

Если взять три «квантовых» стартапа, вместе, их рыночная капитализация будет больше $3 миллиардов! Но, по данным Refinitiv, совокупный ожидаемый объем их продаж в этом году составит около $32 млн. И они получат около $150 млн чистых убытков. Потому что никакого продукта, по сути, у них нет. И ещё очень долго не будет, несмотря на хайп, окружающий индустрию.

Акции «квантовых» стартапов делают то же, что и акции большинства других фирм, вышедших на биржу через СПАКи. В среднем -60% за год.

Стартап D-Wave (верхняя, белая линия) вышел на рынок только в августе, но ситуация уже выглядит примерно так же. Компании, обещающей разработку ПО и услуг для квантовых систем, надавали больше $200 млн, оценив её дороже $1,6 млрд. А потом весь интерес пропал.

Большой пузырь

Как возникают финансовые пузыри? Нужны много инвесторов, которые неоднократно принимают неверные решения, в основном из-за жадности, непонимания индустрии и желания легких денег.

Квантовые вычисления — эталонный пример. Их представляют как многообещающую технологию, которая радикально изменит наши жизни, заменит все персональные компьютеры или по крайней мере выведет нас в какую-то новую эру. Как развитие искусственного интеллекта, или — более наглядно — как криптовалюты, которые должны были перевернуть мир финансов. Не вложить в такое будущее — это просто упустить свою золотую антилопу, бегущую прямо в руки!

При этом большинство инвесторов не понимают, что такое квантовые компьютеры, для чего они будут использоваться, и за счет чего конкретно компании смогут получать деньги.

По словам квантовых евангелистов, нужно только немного подождать, и у нас появится полнофункциональный квантовый компьютер. А потом он начнет делать всё, от революционно быстрой разработки лекарств до взлома всех систем интернет-шифрования.

Но реальность, по словам Никиты Гурьянова, такая, что ни один из этих стартапов — и вообще ни одна фирма, занимающаяся квантовыми вычислениями, если уж на то пошло — не зарабатывает реальных денег. Небольшой доход, который они получают, в основном идёт от выступлений и консультаций, обучающих другие компании тому, «как квантовые компьютеры могут помочь их бизнесу». Продаж чего-то хоть сколько реального, или хотя бы предзаказов на будущие разработки там нет.

Причина этого в том, что, несмотря на многолетние усилия, никто еще даже не приблизился к созданию квантового компьютера, способного решать практические задачи. Да, есть компьютер от Google, есть другие машины, работающие по квантовым принципам. Но они созданы только в качестве реализации концепта. На деле, говорит Гурьянов, нынешние устройства настолько подвержены ошибкам, что любая информация, которую с их помощью пытаются обработать, почти мгновенно превращается в шум. Для обработки масштабов которого потребуется второй квантовый компьютер. Результаты которого тоже нужно как-то проверять… Причем проблема только усугубляется, если попытаться компьютеры масштабировать (то есть увеличить количество кубитов).

Убедительной стратегии преодоления этих ошибок у человечества пока нет. В каком направлении двигаться тоже неясно. Поэтому непонятно, когда станет возможным построить крупномасштабный и отказоустойчивый квантовый компьютер. Если такое возможно вообще.

Внутри машины D-Wave

Еще одна фундаментальная проблема в том, что неясно, какие коммерчески обоснованные проблемы можно решать с помощью квантовых компьютеров. Самым известным их потенциальным применением сегодня является алгоритм Шора, позволяющий быстро разлагать большие числа на составляющие их простые числа. С кубитами то можно будет делать в миллионы раз быстрее, чем на классических компьютерах.

Сейчас большая часть криптографии, в том числе в криптовалютах, в интернет-банкинге и вообще в интернет-трафике, основана на алгоритмах типа RSA, предполагающих высокую сложность факторизации. Появление работающих квантовых компьютеров, способных запускать алгоритм Шора, моментально меняет всю нашу теорию работу с данными. Безопасность информации оказывается под ещё большей угрозой. И для её защиты от квантовых компьютеров — тоже нужны квантовые компьютеры. Начинается новая гонка вооружений!

Алгоритм Шора стал настоящей находкой для квантовой индустрии. Каждой стране и каждой компании, выходит, нужна самая мощная квантовая машина в мире, иначе её данные оказываются уязвимыми перед всеми остальными игроками. Понимание этого привело к десяткам миллиардов инвестиций в кванты со стороны Google, Intel, IBM, Microsoft, правительства ФРГ, США, Китая и многих других.

Но здесь забывается одна деталь. Алгоритм Шора позволяет решать проблему факторизации, и быстро взламывать любые данные, зашифрованные алгоритмами RSA и их производными. Но существует множество других криптографических схем! Сотни из них практически неуязвимы для квантовых компьютеров. И если у кого-то появится такая машина, гораздо дешевле будет вместо разработки собственных кубитов — просто перейти на другой алгоритм шифрования. Да, на это уйдет какое-то время, и удовольствия от такого переформатировании нашей работы с данными мало. Но это будет куда более долгосрочная и дешевая защита, чем новая гонка вооружений. И если все это поймут, по словам Гурьянова, главная на сегодня причина существования квантовых компьютеров — испарится.

Сомнительная долгосрочная жизнеспособность алгоритма Шора — только верхушка айсберга. Среди ученых было много споров о том, в какой сфере квантовые вычисления действительно могут дать хоть какие-нибудь практические преимущества. Например, были большие надежды в плане поиска новых химических формул и разработки лекарств. Но последние исследования показывают, что нет никаких доказательств того, что даже вычисления в квантовой химии можно ускорить с квантовыми компьютерами. Хотя, казалось бы, уж это-то точно должен был быть perfect match.

Если верить евангелистам, мы сейчас находимся в самом центре квантового закона Мура (или «закона Роуза», в честь основателя D-Wave Джорди Роуза). Развитие идёт невероятными темпами! Количество кубитов в квантовых компьютерах удваивается каждые пару лет! Кажется, что происходит аналог революции микрочипов 1970-х — 2010-х годов. И новые Qualcomm, Nvidia и Intel уже не за горами. Инвесторам уже не терпится принести куда-то деньги. Вот только каких-либо реальных применений для всей индустрии по-прежнему нет…

Чистый хайп

В общем, индустрия квантовых вычислений еще не продемонстрировала никакой практической пользы. Почему тогда в неё течет столько денег? Ну, это в основном из-за фанфар и шумихи. Каждая новая технология приковывает к себе внимание общества. Мы научены интернетом, смартфонами, а до этого — компьютерами, телевизорами, телефонами, телеграфом. Если на горизонте есть что-то новое и непонятное — скорее всего, скоро оно изменит нашу жизнь.

Настоящее волнение вокруг кубитов началось в 90-е годы, когда произошел ряд новаторских прорывов, которые ознаменовали рождение квантовых технологий как академической отрасли. По мере того, как достигался всё больший прогресс, волнение росло, и в конечном итоге вышло далеко за пределы научного сообщества. О том, что квантовые компьютеры теоретически возможны, и ряде их потенциальных применений узнали почти все.

К 2010-м годам капитал для стартапов стал дешевым, и инвесторы обратили внимание на новую потенциальную индустрию. Понимание технологии у них было на уровне «кубит может быть одновременно и нулем, и единицей». Но по мере того, как поступало все больше денег, поле расширялось, и у ученых появлялось всё больше соблазна преувеличивать свои результаты. Со временем на руководящие должности даже в исследовательских компаниях вышли продажники и маркетологи, обычно не разбирающиеся в квантовой физике, но умеющие хорошо повышать привлекательность своих компаний. После этого сильно преувеличенное представление о перспективах квантовых вычислений достигло мейнстрима. Что и привело к образованию классического пузыря.

Взгляды ученых из 90-х до сих пор (в основном) пользуются уважением в обществе, проверка новых теорий идёт медленно, а государственные организации, финансирующие часть проектов, двигаются ещё медленнее. Даже если какие-то исследователи, идущие в авангарде индустрии, уже понимают, что игра не стоит свеч, им невыгодно это кому-то доказывать, разрушая свою карьеру и шансы на финансирование.

Некоторые из них считают, что здесь нет никакой проблемы: почему бы не воспользоваться ситуацией, пока она существует, и не собрать легких денег у не слишком искушенных инвесторов? В конце концов, получать зарплату как в стартапах, при этом занимаясь в основном академическими исследованиями, — довольно хорошая сделка.

Когда именно пузырь лопнет, сказать сложно, но в какой-то момент правда выяснится, и финансирование иссякнет. Никита Гурьянов надеется, что когда музыка остановится и пузырь лопнет, публика не разочаруется в науке и все равно будет слушать ученых, пусть и не так рьяно, как раньше.

Все за одного

Похожее мнение чуть раньше высказывал известный квантовый исследователь из Университета Мэриленда Санкар Дас Сарма в публикации для MIT Tech Review. Он предупреждал, что сфера квантовых вычислений сейчас генерирует множество привлекающих внимание заголовков о «новых компьютерах», надвигающемся «квантовом апокалипсисе», «квантовом превосходстве» и так далее. Результат — бесконечные новые инвестиции в предприятия, которые обещают, наконец, раскрыть коммерческие возможности технологии. Но пока реальных применений у этой технологии нет.

Ученый пишет, что исследования идут, они очень интересны, и в конечном итоге могут привести к экстраординарным прорывам. Но пока все идёт медленно, и в ближайшие десятилетия мы вряд ли увидим что-то, что реально изменит мир.

Дас Сарма пишет:

Я настолько сторонник квантовых вычислений, насколько это возможно. Я опубликовал более 100 технических статей по этому вопросу, и многие из моих аспирантов и докторантов теперь являются известными во всем мире практиками квантовых вычислений. Но меня беспокоит ажиотаж вокруг квантовых вычислений, который я вижу. Особенно когда идут заявления о том, как именно они будут коммерциализированы.

Игра вдолгую

Проблема, согласно анализу Даса Сармы, состоит в том, что, хотя технология кажется физически возможной, на самом деле придать ей какого-то масштаба оказалось чрезвычайно сложно. Например, в его эссе говорится о том, что самые сложные современные квантовые компьютеры имеют десятки кубитов, причем все они декогерентны, подвержены шуму. В то же время создание квантового компьютера, способного взламывать RSA-коды, потребует многих миллионов, если не миллиардов таких компонентов. Несколько десятков тысяч из них будут использоваться для самих вычислений — это так называемые логические кубиты. Всё остальное потребуется для поиска и исправления ошибок, то есть компенсации декогеренции.

Системы кубитов, которые у нас есть сегодня, являются огромным научным достижением, но они не приближают нас к квантовому компьютеру, который может решать волнующие всех проблемы. Сейчас мы как будто пытаемся улучшить современные смартфоны, совсем не имея чипов, а используя вместо этого вакуумные лампы начала 1900-х годов.

Другими словами, квантовые вычисления вполне могут появиться. Но до них ещё очень далеко, а возможность как-то получать с их помощью прибыль не доказана. Современные стартапы, обещающие как-то зарабатывать деньги, реализуя эти технологии — откровенно обманывают своих инвесторов, или по крайней мере не говорят им всей правды.

Лучшие вакансии из США и других стран — в телеграм-боте getmatch. Тысячи предложений от топовых компаний. Указываете нужную вилку з/п, и бот выдает вам лучшие предложения, и помогает пройти интервью. Всё бесплатно.

0
51 комментарий
Написать комментарий...
Екатерина Продавцова

Суперская статья, читала статейку на этот счет и реалии таковы что эти дома с вакуума и азота не могут 1+1 решить. Выглядит как действительно красивая обертка пустышки.

Придумала стартап: строить непонятные хрени, не говорить как это работает мол "сложно", задачи от заказчиков отдавать простому "суперкомпьютеру", а на решение клеить "решено с помощью квантового компа".

Блокчейн в бухгалтерии же хавают, так и тут клюнут, абы слово модное

Ответить
Развернуть ветку
Artem Petrenkov

Нет, конечно 1+1 они решить могут, но подобные вычисления на квантовом компьютере не будут ни эффективнее, ни быстрее, чем на классическом компьютере. Для квантовых вычислений нужны крайне специфические алгоритмы. Соответственно, чтобы от квантовых вычислений была выгода, нужно, чтобы математики разработали эффективный квантовый алгоритм для конкретной задачи. Само собой, это крайне затратно, да ещё и трудно поддаётся планированию, ведь математики могут ничего и не придумать.

Кроме того, квантовые компьютеры в смысле вычислений не могут работать без классических компьютеров. Даже упомянутый алгоритм Шора требует сначала классических вычислений, затем идёт расчёт на квантовом компьютере, а далее классический компьютер сводит результаты. Таким образом, квантовый компьютер следует рассматривать как «ускоритель квантовых вычислений», quantum processing unit (QPU) по аналогии с graphical processing unit (GPU) для распределённых вычислений или эппловском neural processing unit для расчёта посредством нейросетей. Отсюда становится видно, что это крайне специфическая штука для узкой области задач. Точно так же, как на GPU не запустишь веб-сайт, да и в играх без CPU не обойдёшься.

Ответить
Развернуть ветку
Razor
Придумала стартап

Напомнило истории с Theranos или Nikola One )

Ответить
Развернуть ветку
BanderaStepan
оксфордский физик
Гурьянов

Ага, йоркширский.

Перевожу для тех, кто не работает в академии: чувак, который в этом году опубликоковал первую и единственную публикацию с зоопарком из российских фамилий в соавторстве и благодаря ей начал свой первый постдок, решил высрать обзор целой отрасли с аргументами на уровне индийского BSc-студента. Ну класс, молодец. Когда опубликуешься в журнале, которому уже хотя бы присвоен impact factor, тогда послушаем. И желательно перед этим съездить на хотя бы одну из наших нормальных конференций, где с радостью обговорим твоим результаты.

Ответить
Развернуть ветку
Alexey Zamesov

Вы по сути можете возразить?
- применение
- оценка времени до создания коммерческого продукта, решающего актуальную задачу (применение)

Ответить
Развернуть ветку
4 комментария
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
badResistor

Чувак инфоцыган от науки.

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт заморожен

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Данил Соколов

Ничего не понял, но очень интересно

Ответить
Развернуть ветку
Alisa Titova

Зато фоточки приборов красивые

Ответить
Развернуть ветку
Куртуазный маньерист

Срочно скупай акции компаний по производству квантовых компов, завтра станешь миллионером!

Ответить
Развернуть ветку
1 комментарий
Gre Li

В стартапы, бахвалящимися квантовыми вычислениями, швыряют деньгами, при этом никто даже в перспективе не понимает, какая из них может получиться польза.

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Andrey Skrylnikov

Так продают же.

Ответить
Развернуть ветку
Igor Gorbenko

TL;DR: чел раскрыл всему миру что технология которая находится в разработке, пока еще находится в разработке и не готова к применению

Ответить
Развернуть ветку
Alexey Zamesov

Он раскрыл всему миру что единственный кейс технологии - алгоритм факторизации числа за линейное время ваще не решает никаких проблем и что других применений пока не предложено (даже если бы технология была)

Ответить
Развернуть ветку
4 комментария
badResistor

Инфоцыган от науки.
С тем же успехом можно было бы говорить в 1930годах что транзистор исследовать бесполезно.

Ответить
Развернуть ветку
Alexey Zamesov

Вы прикалываетесь? Транзистор имел как раз неоспоримые конкурентные преимущества перед лампой, и было понятно что с ним делать если все получится

Ответить
Развернуть ветку
3 комментария
Ревербератор

Ребята, квантовый компьютер никак не связан с "компьютером". Это практические исследования ограничений современных теоретических представлений квантовой механики. Особенно касаемо когерентности и декогерентности.

Практические возможности таких "уязвимостей" в квантовой теории просто сносят башню. Это телепортация, управление временем, управление состоянием органических веществ вплоть до "оживления" и многое другое.

Пока каких-либо успехов нет и вряд ли будут. Однако это очень сложная и перспективная сфера исследований где, почти наверняка, будет найдено большое количество новых возможностей. Не связанных ни с компьютерами ни с явными нарушениям квантовой теории. Нечто третье.

Учёные просто разводят общественность, бизнес и айти-гигантов, что бы получить деньги на исследования в данном направлении. Тактика, к сожалению или к счастью, стара как сама наука..

Ответить
Развернуть ветку
Alexey Zamesov

Очень валидный комментарий!!👍

Ответить
Развернуть ветку
Данил Соколов

Всё, теперь понятно стало

Ответить
Развернуть ветку
Федор Савичев

Интересно, правдоруб ли Никита или просто решил по-пиарится. Тему квантовых вычислений сейчас в любую цифровую стратегию пишут.

Ответить
Развернуть ветку
Alexey Zamesov

А вы попробуйте спросить что они хотят решить используя квантовые вычисления. Или еще проще - спросите как устроена логика квантового компьютера

Ответить
Развернуть ветку
Продавец Шаурмы

Это первая статья у Никиты "из Оксфорда", который сам там недавно. Сомнительный эксперт

Ответить
Развернуть ветку
1 комментарий
Ivan Cato

Прочитал как Оксфордский шизик. Видимо слишком много интернета в последнее время...

Ответить
Развернуть ветку
Razor

Кароч такая же шляпа как NFT

Ответить
Развернуть ветку
Сергей Эпатов

Дык оно по-моему сразу было понятно: достаточно одного взгляда на эти бронзовые самовары со шлангами))

Ответить
Развернуть ветку
Roman Lozko

Статья сомнительного качества

нынешние устройства настолько подвержены ошибкам, что любая информация, которую с их помощью пытаются обработать, почти мгновенно превращается в шум. Для обработки масштабов которого потребуется второй квантовый компьютер.

Да, ошибки это проблема. Но в чём смысл последнего предложения, зачем оценивать шум, если результат вычислений и так уже разрушен?

Убедительной стратегии преодоления этих ошибок у человечества пока нет. В каком направлении двигаться тоже неясно.

Что сказать, все исследования так происходят: модели нет, и непонятно, где она. Теоретические модели исправления ошибок есть, сейчас они упираются либо в качество производимых кубитов, либо в их количество.

Алгоритм Шора стал настоящей находкой для квантовой индустрии. Каждой стране и каждой компании, выходит, нужна самая мощная квантовая машина в мире, иначе её данные оказываются уязвимыми перед всеми остальными игроками.

Второе предложение никак не вытекает из первого. Достаточно использовать квантово-стойкие алгоритмы шифрования, чтобы быть неуязвимым в этом отношении, и свой квантовый компьютер, ещё и самый мощный, для этого не нужен (а нужен только чтобы атаковать других).

Алгоритм Шора позволяет решать проблему факторизации, и быстро взламывать любые данные, зашифрованные алгоритмами RSA и их производными. Но существует множество других криптографических схем! Сотни из них практически неуязвимы для квантовых компьютеров.

Это просто безграмотное утверждение. В криптографии есть две большие группы алгоритмов, симметричные и ассиметричные. Популярные симметричные (AES) действительно квантово-устойчивы. Однако для их использования сначала нужно получить общий ключ шифрования, что решается через небезопасный канал с помощью ассиметричной криптографии, и вот её распространённые алгоритмы (RSA, ECC) уже успешно атакуются квантовым компьютером.

Разработка постквантовых алгоритмов ассиметричного шифрования сейчас является горячей темой, на прогресс в США можно посмотреть тут https://csrc.nist.gov/projects/post-quantum-cryptography.

Ответить
Развернуть ветку
Ревербератор

Обход ограничений представлений современной квантовой теории исключают "время" не только из криптографии, Роман, но и вообще из всего.

Поэтому ваши

действительно квантово-устойчивы
уже успешно атакуются квантовым компьютером

Как бы это сказать.. Слегка невежественны. Примерно как заявления о действующей модели вечного двигателя. "Ну я подробностей не знаю, но в США уже точно изобрели!".

Теоретические модели исправления ошибок есть

Нет таких моделей. Они противоречат теоретическим представлениям о квантовом взаимодействии. Вопрос только в том, что нет четких границ ограничений, так как способов практического взаимодействия уйма и каждый способ очень сложный. Это и даёт повод для тусовки и вытягивания бабла.

Ответить
Развернуть ветку
5 комментариев
Слегка Придурковатый
Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
laljie
Как возникают финансовые пузыри? Нужны много инвесторов, которые неоднократно принимают неверные решения, в основном из-за жадности, непонимания индустрии и желания легких денег.

Блестящий экономический анализ (нет). Инвесторов вокруг пруд пруди, человечеству свойственно ошибаться, все хотят, чтобы жопа в тепле, далеко не все вокруг профессоры, а труд имеет отрицательную полезность (при прочих равных человек предпочтёт досуг впахиванию). Тем не менее, хайпа вокруг моих тандыров для лепёшек не наблюдается. Интересно, почему.

Ответить
Развернуть ветку
Lexx Sky

Потому, что это просто тандыр. А вот будь это квантовый nft block chain нейротандыр (на бумаге), можно было бы надеяться на иной результат

Ответить
Развернуть ветку
48 комментариев
Раскрывать всегда