У 2016 р. Нобелівську премію з фізики отримали британські вчені Девід Таулесс, Дункан Холдейн і Майкл Костерліц за дослідження, що наблизило людство до створення надпотужного обчислювального пристрою - квантового комп'ютера.
Нобелівською премією у 2016 р. нагородили за дослідження нових квантових зв’язків. Назва премії звучить так – «за теоретичні відкриття топологічних фазових переходів і топологічних фаз речовини».
На перший погляд здається, що жодної практичної користі набір цих незрозумілих слів дати не може. Та виявляється, що троє британців зробили майже незбагненне – вони довели, що всередині деяких матеріалів спостерігаються дивні стани. Вчені з Великобританії застосували математичні методи для опису явищ надпровідності та надплинності в тонких провідних плівках. Як ідеться в прес-релізі Нобелівської премії, «учені відчинили двері у світ незвичайних станів матерії».
З погляду топологічного підходу вчених, бублик та кухоль – це одне й те саме, адже і там, і там є тільки один розрив безперервності. Але німецький крендель-претцель не має нічого спільного з бубликом, однак він є аналогом окулярів: і в німецького кренделя, і в окулярів по дві дірки – розриви поверхні. Учені, які стали лауреатами цього року, використали подібний топологічний підхід для фізичних досліджень і довели, що зміни провідності в тонких провідних шарах і магнітних ланцюжках усередині матеріалів залежать від топології і можуть залишатися незмінними під час деформацій. А це дасть змогу створити нові покоління електроніки та надпровідників для конструювання квантових комп’ютерів.
Користь квантового комп’ютера для людства
Тема квантового комп’ютера заповнила інтернет-простір, однак мало хто серйозно розуміє, як нове покоління техніки вплине на повсякденне життя, і чи вплине взагалі.
Для початку розглянемо головні відмінності звичайних сучасних комп’ютерів і квантових. Учені, що досліджують елементарні частинки, довели, що квантовий об’єкт здатний перебувати відразу в декількох місцях одночасно. Саме це дає змогу досягати надшвидкісного обчислення: кожен квантовий об’єкт може виконувати не одне завдання, а відразу мільярди.
Наші з вами ПК в обчисленнях керуються двома станами – нулем та одиницею. А складова квантового комп’ютера – кубіт – здатна повертатися куди завгодно, залежно від того, яка частка нуля та одиниці є в його стані.
Учені-фізики впевнені, що створення квантових комп’ютерів спровокує справжню революцію: вони зроблять можливою появу повноцінних систем штучного інтелекту, надпотужних нейронних мереж, віртуальних помічників, що знають будь-яку мову, і надійних самокерованих автомобілів. Вони полегшать наше життя абсолютно в усіх сферах: у промисловості, медицині та громадському житті.
Прототипи квантових комп’ютерів уже є в IBM та Google, а в листопаді 2016 р. компанія Microsoft створила цілий підрозділ, який створюватиме такі пристрої.
Квантовий комп’ютер IBM
Компанії IBM вдалося створити власну квантову мікросхему, що досягає 5 кубітів, і запустити власний хмарний сервіс обчислень на основі квантового комп’ютера. Свій комп’ютер під назвою IBM Quantum Experience компанія «виклала в хмару» та надала безкоштовний доступ для дослідників (щоб отримати доступ до квантових обчислень, треба подати заявку на офіційному сайті та дочекатися відповіді).
Квантовий комп’ютер має дуже грізний вигляд. IBM показала пристрій лабораторії в 360-градусному відео.
Квантовий комп’ютер Google
У 2013 р. Google купила квантову машину в D-Wave. Комп’ютер поставили в Дослідницькому центрі Еймса NASA в Маунтін-В’ю, штат Каліфорнія. Упродовж двох років співробітники Google намагалися довести, що цей пристрій справді використовує квантові методи передавання інформації.
У 2015 р. в компанії заявили, що в них є докази. Провели порівняння продуктивності машини D-Wave та звичайного комп’ютера з одним процесором. Для цього вчені підготували спеціальне завдання, мета якого – довести значну перевагу в обчислювальних можливостях. У результаті квантовий комп’ютер впорався з ним у 100 млн разів швидше, ніж звичайний.
Комп’ютери D-Wave компанія використовує в рідкісних випадках. Фахівці Google і далі шукають нові можливості вдосконалення квантових комп’ютерів, бо зараз D-Wave надзвичайно дорогі, потребують великих обсягів рідкого азоту для охолодження і не універсальні.
Квантовий комп’ютер від Microsoft
У листопаді 2016 р. компанія Microsoft також розпочала створення надпотужного обчислювального пристрою. Фінансувати цей проект почали ще 2005 року, створивши науково-дослідну лабораторію Station Q під керівництвом математика Майкла Фрідмана.
Зараз компанія перебуває на етапі, близькому до створення першого кубіта – будівельної цеглинки, з якого можна буде зібрати повноцінний квантовий комп’ютер. «Після того, як ми отримаємо перший кубіт, у нас буде дорожня карта, яка дасть змогу створити тисячі кубітів досить простим способом», – повідомив керівник проектів з удосконалення технологій квантових обчислень Microsoft Тодд Холмдал.
Зараз теорія квантової інформації перебуває на першому щаблі свого розвитку. Однак, як запевняють нобелівські лауреати Девід Таулесс, Дункан Холдейн і Майкл Костерліц, у найближчі 20 років ми станемо свідками запуску перших квантових пристроїв. Учені-фізики ще тільки теоретично, але вже проектують квантові пристрої, для яких не потрібні такі великі приміщення та різке зниження температур. За оцінками вчених, завдяки їм у майбутньому ми зможемо не тільки поліпшити свій побут, а й розгадати загадки про походження Всесвіту.
