Квантовое превосходство: Революция в вычислениях, которая изменит всё
Шрифт:
Революция в экономике
Хотя в краткосрочной перспективе квантовые компьютеры представляют угрозу кибербезопасности государств, в долгосрочной перспективе они имеют громадное практическое значение и способны произвести революцию в мировой экономике, обеспечить более устойчивое будущее и дать старт эпохе квантовой медицины, чтобы лечить ранее неизлечимые болезни.
Существует множество областей, в которых квантовые компьютеры смогут обойти традиционные цифровые машины:
В прошлом богатство означало владение нефтью или золотом.
Теперь оно все чаще измеряется информацией. Если прежде компании просто избавлялись
И правда, JPMorgan Chase недавно вступил в партнерство с IBM и Honeywell, чтобы иметь возможность анализировать свои данные, а значит, делать более точные прогнозы финансовых рисков и неопределенностей и повышать эффективность своих операций.
После того как квантовые компьютеры использовали поисковые системы, чтобы выделить из массы данных ключевые значения, встает следующий вопрос: как приспособить их для максимизации определенных факторов, таких как прибыль. По меньшей мере крупные корпорации, университеты и правительственные агентства будут применять квантовые компьютеры, чтобы минимизировать свои расходы и максимизировать эффективность и прибыль. К примеру, чистая прибыль некой компании зависит от сотен параметров, таких как заработная плата, продажи, издержки и так далее, и все они быстро меняются во времени. Задача поиска верного сочетания бесчисленных факторов, чтобы максимизировать прибыль, может перегрузить традиционный цифровой компьютер. Тем временем какая-нибудь финансовая фирма захочет использовать квантовые компьютеры для прогнозирования финансовых рынков, на которых ежедневно заключаются сделки на миллиарды долларов. Именно здесь пригодятся квантовые компьютеры, обеспечивающие вычислительные мускулы для оптимизации финансовых результатов.
Квантовые компьютеры смогут также решать сложные уравнения, выходящие за рамки возможностей цифровых компьютеров. К примеру, инжиниринговые фирмы могут использовать квантовые компьютеры для расчета аэродинамики самолетов и автомобилей, чтобы найти идеальную форму, которая позволит снизить трение, минимизировать расходы и максимизировать эффективность. Правительства могут использовать квантовые компьютеры для прогнозирования погоды, от определения траектории чудовищного урагана до расчета влияния глобального потепления на экономику и наш образ жизни на десятилетия вперед. Ученые могут использовать квантовые компьютеры для поиска оптимальной конфигурации магнитов в гигантских установках ядерного синтеза, чтобы обуздать мощь водородного синтеза и «поместить солнце в бутылку».
Но, возможно, самую большую пользу квантовые компьютеры принесут в моделировании сотен жизненно важных химических процессов. В идеале хотелось бы иметь возможность предсказывать результат любой химической реакции на атомном уровне вообще без использования химикатов, только при помощи квантовых компьютеров. Эта новая отрасль науки – вычислительная химия – определяет химические свойства не путем эксперимента, а при помощи моделирования их в квантовом компьютере. Когда-нибудь это позволит исключить дорогостоящее и занимающее длительное время тестирование. Вся биология, медицина и химия будут сведены к квантовой механике. Это означает создание «виртуальной лаборатории»: здесь с помощью памяти квантового компьютера можно быстро проверять новые лекарства, средства и методы лечения, обходясь без десятилетий проб и ошибок и медленных, трудоемких лабораторных экспериментов. Вместо того чтобы проводить
Искусственный интеллект (ИИ) обладает особой способностью учиться на ошибках, что позволяет ему выполнять всё более сложные задания. Он уже доказал свою эффективность в промышленности и медицине. Однако один из недостатков ИИ состоит в том, что громадное количество данных, которое он должен обрабатывать, легко может перегрузить традиционный цифровой компьютер. Но способность просеивать горы данных – одна из сильных сторон квантовых компьютеров. Так что взаимное обогащение ИИ и квантовых компьютеров может значительно расширить их возможности в решении любых задач.
Дальнейшее применение квантовых компьютеров
Квантовые компьютеры способны изменить целые отрасли. Не исключено, к примеру, что именно квантовые компьютеры приведут к тому, что наступит долгожданная солнечная эра. Уже несколько десятилетий футуристы и визионеры предсказывают, что возобновляемая энергия постепенно вытеснит ископаемое топливо и решит проблему парникового эффекта, нагревающего нашу планету. Целые армии таких мыслителей и мечтателей превозносят достоинства возобновляемой энергии.
Но век Солнца все откладывается.
Хотя цены на ветровые турбины и солнечные панели упали, энергия, полученная с их помощью, составляет лишь небольшую долю от мирового производства энергии. Встает вопрос: что случилось?
Любая новая технология в начале своего существования сталкивается с главным препятствием: затратами. После нескольких десятилетий пения осанны солнечной и ветровой энергии рекламщикам и продажникам приходится признать, что она по-прежнему стоит в среднем несколько дороже, чем энергия, полученная из ископаемого топлива. Причина ясна. Когда солнце не светит, а ветер не дует, техническое оборудование возобновляемой энергетики попросту простаивает, собирая на себя пыль.
О главном «бутылочном горлышке», затрудняющем приход века Солнца, часто забывают, а это «бутылочное горлышко» не ветряк и не солнечная панель, а аккумуляторная батарея. Мы испорчены тем фактом, что вычислительные мощности растут экспоненциально быстро, и мы подсознательно считаем, что тот же темп развития наблюдается для любой электронной технологии.
Вычислительные мощности резко возросли отчасти потому, что для вытравливания крохотных транзисторов на кремниевом чипе мы можем использовать ультрафиолетовое излучение с меньшей длиной волны. Но аккумуляторная батарея – другое дело. Это довольно грубое устройство, где применяется целый набор экзотических химикатов в сложном взаимодействии. Мощность батарей растет медленно; это трудоемкий процесс, где все делается методом проб и ошибок, а не систематическим уменьшением длины волны УФ-излучения, используемого для травления. Более того, энергия, накопленная в аккумуляторе, составляет крохотную долю от энергии, содержащейся в бензине.
Квантовые компьютеры могли бы это изменить. Не исключено, что они способны смоделировать тысячи возможных химических реакций без необходимости проводить их в лаборатории, чтобы найти наиболее эффективный процесс для супераккумулятора и открыть таким образом дорогу в солнечную эру.
Энергетические и автомобильные компании уже используют квантовые компьютеры первого поколения от IBM в попытках решить проблему аккумуляторных батарей. Они пытаются увеличить емкость и скорость перезарядки для следующего поколения аккумуляторов на основе лития и серы. Но это лишь один способ повлиять на климат. Кроме того, ExxonMobil использует квантовые компьютеры IBM, чтобы создать новые химические вещества для низкоэнергетической переработки и связывания углерода. В частности, сотрудники компании хотят, чтобы квантовые компьютеры могли моделировать разные материалы и определять их химическую природу, например теплоемкость.