Дали днешните елементарни квантови компютри са на прага на значителни постижения извън обсега на традиционните компютри? Или възможностите им са били преувеличени, а практическата употреба на технологията се отдалечава в бъдещето?
Тези въпроси отново се появиха през последните дни след твърдението на група китайски изследователи, че са измислили начин да разбият RSA криптирането, което е в основата на голяма част от днешните онлайн комуникации.
Вероятността квантовите компютри да могат да пробият онлайн криптирането се смяташе за опасност, която може да се крие десетилетие или повече в бъдеще. Но над двадесет изследователи от редица водещи китайски университети и лаборатории, подкрепяни от правителството, казаха, че тяхното изследване показва, че това може да е възможно с помощта на квантовата технология, която вече е налична.
Квантовите битове, или кюбити, използвани в днешните машини, са силно нестабилни и задържат своите квантови състояния само за изключително кратки периоди, създавайки „шум“. В резултат на това „грешките се натрупват в компютъра и след около 100 операции има толкова много грешки, че изчислението се проваля“, каза Стив Брайърли, главен изпълнителен директор на компанията за квантов софтуер Riverlane, пред Financial Times.
Това доведе до търсене на по-стабилни кюбити, както и техники за коригиране на грешки за преодоляване на „шума“, отмествайки датата, когато квантовите компютри вероятно ще достигнат пълния си потенциал с много години.
За разлика от това китайското твърдение изглежда в защита на днешните „шумни“ системи, като същевременно предизвика вълна от безпокойство в света на киберсигурността относно потенциално непосредствена заплаха за онлайн сигурността.
До края на миналата седмица редица изследователи от пресечната точка на напредналата математика и квантовата механика опровергаха твърдението.
Брайърли от Riverlane каза, че това „не е възможно може да работи“, тъй като китайските изследователи са предположили, че квантовият компютър ще може просто да изпълнява огромен брой изчисления едновременно, вместо да се опитва да спечели предимство чрез прилагане на квантовите свойства на системата.
Питър Шор, американският математик, който пръв предложи начин квантовите компютри да разбият криптирането, прогнозира, че невъзможността да се извършат всички изчисления наведнъж означава, че ще отнеме „милиони години“ на квантов компютър, за да изпълни изчислението, предложено в китайската статия.
Китайското изследване идва в момент, когато много компании, работещи по технологията, се надпреварват да докажат, че днешните „шумни“ системи могат да достигнат така нареченото квантово предимство – точката, в която квантовият компютър може да изпълнява полезна задача по-ефективно от традиционна или „класическа“ машина, поставяща началото на търговската употреба на технологията.
Преди четири години Джон Прескил, професор по теоретична физика в Калифорнийския технологичен институт, прогнозира, че квантовите системи ще започнат да превъзхождат и може да имат търговска употреба, след като достигнат размер от 50-100 кюбита. Но този момент дойде и отмина, без квантовите системи да показват ясно превъзходство. IBM представи 127-кюбитов компютър преди повече от година, а миналия месец обяви, че нов 433-к/битов процесор ще бъде наличен през първото тримесечие на 2023 г.
Тези дни Прексил звучи по-предпазливо. „Очаквам, че за практически приложения със значителна бизнес стойност ще трябва да изчакаме квантови компютри с поправка на грешки, устойчиви на грешки“, каза той, добавяйки, че това вероятно ще бъде „далече“. Но той добави, че днешните системи вече имат научна стойност.
Една от причините надеждите да се оттеглят е, че са открити нови начини за програмиране на класическите компютри да се справят със задачи, за които някога се е смятало, че са извън тях.
Това отмести квантовата граница, забавяйки момента, в който хората, изграждащи квантови системи, могат да претендират за предимство, каза Оскар Пейнтър, ръководител на квантовия хардуер в отдела за облачни изчисления в Amazon, една от технологичните компании, която изгражда свой собствен квантов компютър. „В крайна сметка те никога не можаха да кажат „Това ще бъде по-добре“, каза той.
След години на нарастващи очаквания, липсата на практическа употреба на технологията накара някои експерти да предупреждават за потенциална „квантова зима“ – период, когато разочарованието от нова технология води до отслабване на интереса за няколко години. Терминът е заимстван от „зимите“ на ИИ от 70-те и 80-те години на миналия век, когато редица обещаващи изследователски пътища се оказаха задънени, което върна полето назад за продължителни периоди.
„Хората се притесняват, че ще бъде наистина жестоко“, каза Пейнтър от Amazon Web Services. Подобно на мнозина в областта обаче, той каза, че всяка краткосрочна реакция е малко вероятно да удари дългосрочното финансиране на научните изследвания. „Не мисля, че ще изчезне.“
Отслабващите надежди за ранни ползи от квантовите изчисления вече допринесоха за рязък спад на акциите на шепа компании, които яхнаха вълната от ентусиазъм в сектора да станат публични от средата на 2021 г.
Въз основа на техните пикови цени на акциите скоро след като всяка от тях стана публична, Arqit, IonQ, D-Wave и Rigetti достигнаха обща стойност от $12,5 млрд. Оттогава това падна до 1,4 милиарда долара. Сред събитията, които удариха квантовите компании миналата година, IonQ беше засегната от доклад от на играч с къса позиция, който твърди, че технологията ѝ не отговаря на претенциите, докато основателят на Rigetti Чад Ригети беше отстранен като главен изпълнителен директор, преди да напусне компанията в края на годината.
Част от проблема, пред който е изправен секторът, е излишъкът от „шум“ за технологията, каза Константин Гончиулеа, главен технологичен директор за напреднали технологии в Wells Fargo. Той сравни натрупването на очаквания около кванта с крипто индустрията, тъй като много неексперти бяха привлечени в областта и обещанията за технологията далеч надхвърлиха потенциала ѝ в близко бъдеще.
Въпреки това компаниите, работещи върху първите квантови машини и софтуер, все още настояват, че практическите приложения на технологията са точно зад ъгъла - като същевременно продължават внимателно да избягват да дават твърде точни прогнози за това кога точно ще стане това.
Дейвид Ривас, ръководител на инженеринга и продуктите в Rigetti, каза, че компанията все още вярва, че ще постигне квантово предимство, когато нейните компютри имат „няколкостотин до няколко хиляди кюбита“. Дори ако не могат да достигнат производителността на днешните суперкомпютри, те пак ще бъдат полезни, ако струват много по-малко или ако могат да работят по-бързо или с по-голяма прецизност, каза той.
За някои квантови компании стряскащото китайско твърдение за онлайн криптирането беше знак, че големият момент на технологията наближава. Но за съмняващите се очевидната непрактичност на изследването ще послужи като потвърждение, че квантовите изчисления все още са впечатляващ научен експеримент, а не практическа технология.