Квантовий комп'ютер використовує в роботі явища квантової суперпозиції і квантової заплутаності.
Квантові комп'ютери можуть теоретично обігнати за продуктивністю існуючі традиційні суперкомп'ютери. Є думка, що саме квантові комп'ютери дозволять зробити прорив у безлічі галузей, вирішуючи такі завдання, як створення хімічних каталізаторів або моделювання надзвичайно складних систем (це важливо для контролю клімату, наприклад). Однак досі створені пристрої недостатньо потужні і працюють не так стабільно, як хотілося б.
Представники Google стверджують, що найближчим часом все зміниться. Слова звучать гучні - настає «зоря квантової обчислювальної ери». Професор Джон Прескілл (John Preskill), який працює в Каліфорнійському технологічному інституті, придумав термін, підхоплений журналістами і маркетологами - «квантову перевагу» (quantum supremacy). Але що стоїть за красивими словами?
Дійсно, роботи зі створення квантових обчислювальних систем ведуться. Про створення чергового надпровідникового чіпа повідомила нещодавно корпорація Intel. Розробки ведуть IBM, Microsoft, Google (віднедавна - частина холдингу Alphabet Inc.), D-Wave Systems Inc. - канадська компанія, причому вона не тільки виробила, але і продала (у кількості чотирьох штук) «комерційні» квантові комп'ютери. До розробок залучаються фахівці державних і приватних НДІ, університетів. Взяти участь у гонці прагнуть не тільки гіганти - з'являються і знаходять фінансування стартапи (наприклад, Rigetti Computing).
Щоб квантові комп'ютери запрацювали на повну силу, потрібні не тільки машини, а й програми для них. У жовтні 2017 року Google випустила програмне забезпечення, що дозволяють хімікам і матеріалознавцям використовувати квантові машини для вирішення специфічних завдань.
Активність провідних компаній і захоплення авторитетних вчених, зрозуміло, помічені інвесторами. Компанії отримують чималі гроші для фінансування проектів, пов'язаних з розвитком квантових технологій. Квантовий комп'ютер IBM.
Але чи все так добре, як нам хочеться? Звучать і голоси скептиків, які побоюються, що обіцянки представників компаній і галас в пресі призведуть до завищених очікувань щодо можливостей технології. Не отримавши обіцяних благ, люди будуть розчаровані, а інвестиції не окупляться.
"Якщо ви ніколи не чули фразу про" квантову перевагу "раніше, то можете подумати, що ми вступили в період, коли квантовий комп'ютер буде робити все краще, ніж звичайний комп'ютер, а це далеко не так, - зауважує Саймон Бенджамін (Simon Benjamin), професор квантових технологій в Оксфордському університеті (University of Oxford)Ми не можемо поставити квантовий комп'ютер на стіл, щоб він зробив щось корисне, чого не можуть зробити інші комп'ютери ".
На сьогоднішній день продуктивність квантових комп'ютерів не тільки не перевищує продуктивність суперкомп'ютерів, багато завдань вони вирішують гірше, ніж звичайний ноутбук.
Перша проблема існуючих квантових комп'ютерів - вони не дуже великі. Так, машини D-Wave Systems складаються з більш ніж 2 тисяч кубітів (і йде розробка 4000-кубітної моделі), але це дуже спеціалізовані пристрої і можуть використовуватися для вирішення небагатьох і досить специфічних завдань.
Google планує досягти квантової переваги за допомогою машини, яка буде мати або 49, або 50 кубітів - про це повідомила керівник підрозділу зі зв'язків з громадськістю компанії Чарина Чой (Charina Choi). Це вже досить багато, щоб робити щось, недоступне традиційному комп'ютеру.
Чи ні? Представники IBM незабаром після заяви конкурента повідомили, що їм вдалося імітувати роботу 56-кубітової системи на звичайній машині (зрозуміло, мова йде про суперкомп'ютер - використовується «Вулкан», встановлений в Ліверморській національній лабораторії). Така імітація працює на кілька порядків повільніше квантового комп'ютера, але працює досить стабільно, щоб на ній можна було перевіряти точність роботи квантової машини.
Справа в тому, що квантові комп'ютери мають ще одну велику проблему: кубіти нестійкі. Вони не можуть залишатися в квантовому стані довго (для кубітів на основі надпровідників мова про десятки мікросекунд; на основі іонних пасток - рекорд становить 10 хвилин). Через це в системі накопичуються помилки, і чим більше кубітів, тим більше помилок. Такі помилки можуть бути виправлені або за допомогою додаткових кубітів, або програмно, але це вимагає так багато обчислювальної потужності, що переваги використання квантового комп'ютера зникають.
Відомо, що Microsoft активно працює над створенням принципово нової конструкції квантового комп'ютера, яка за своєю природою буде менш схильна до помилок. Але вона заснована на субатомних частинках, в існуванні яких не впевнені навіть деякі фізики, так що, ймовірно, пройдуть роки, перш ніж машина запрацює і з'явиться на ринку.
Традиційні комп'ютери ще довгі роки будуть виконувати основну масу обчислень. Саймон Бенджамін припускає, що справжньої квантової переваги в найближчі десять років не настане. І висловлює побоювання, що це десятиліття виявиться чорною дірою для грошей інвесторів - і відтік інвестицій ще більше загальмує настання «квантової ери». Таке вже було з технологіями ШІ - ажіотаж 1970-х змінився довгим затишшям в галузі і помітне зростання почалося тільки в 1990-ті.