23 октября 2019 года. Первый день новой эры. Квантовый процессор Sycamore

На фото - первый в мире полностью работоспособный квантовый компьютер на базе процессора "Sycamore", разработанный Google.

Впервые идея о квантовых вычислениях была высказана советским ученым Юрием Маниным в 1980 году. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1. Теоретически, это позволяет обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая существенного превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.

Также, благодаря эффекту "квантовой запутанности", изменения в состоянии одного кубита автоматически и мгновенно происходят и в других кубитах, "запутанных" с ним. Это открывает невероятные возможности в передаче данных на практически неограниченном расстоянии и без затрат времени на передачу данных. В данный момент времени эта технология ограниченно используется в оптоволоконных системах передачи данных, для защиты информации от перехвата.

Проект "Sycamore" (Платан) открыт корпорацией Google около 15 лет назад. Как и некоторые другие крупные компании (Intel, IBM), Google, осознавая революционные характеристики квантового компьютера, в течение этого времени инвестировала в развитие собственного проекта сотни миллионов долларов. И, в отличие от других игроков, компания сосредоточила свои усилия на получение не экспериментальных машин для узкоспецифических вычислений, но на создании первого в мире универсального квантового компьютера, имеющего традиционную схему "hardware-software" и способную работать с различными алгоритмами вычислений.
Благодаря этому подходу, пусть и с небольшим опозданием от других, "Sycamore" продемонстрировал выдающиеся результаты: 53 кубита, 84 узловых ответвителей, частота работы системы от 5 до 7 гигагерц и 227 ЦАП на 1м чипе.
Процессор работоспособен при температуре от 0,02 Кельвина.
Возможности его поражают воображение - пространство вычислений ограничено числом 10 в 16й степени, скорость вычислений в контрольном алгоритме вычисления квантовых цепей превысила производительность суперкомпьютера Summit (IBM) В 3 000 000 РАЗ! (122,3 ПФлопс, работает в Ок-Риджской национальной лаборатории, США, самый мощный суперкомпьютер в мире по состоянию на 2019 год, цена 325 000 000 $).

1. Новый квантовый компьютер от Google является первым практически работающим квантовым компьютером, в котором удалось добиться снижения уровня "квантового шума" до таких значений, при которых затраты вычислительной мощности системы на интерпретацию результата кардинально меньше собственно полезного объема вычислений. По заявлению самого Google, фактически этот компьютер открывает возможность производства целой серии более совершенных квантовых машин со "средним квантовым шумом", каждая из которых будет на порядок производительнее предыдущей.
2. На данный момент времени, данный компьютер является единственным устойчиво и длительное время работающим устройством для практического решения следующих задач: Алгоритм Шора для факторизации целых чисел (сильная криптография типа RSA), cемплинг бозонов (моделирование и интерпретация поведения элементарных частиц), семплинг выходного распределения случайных квантовых схем.
3. Изначально данный проект разрабатывался Гуглом для оптимизации алгоритмов поиска и анализа очень больших данных в облачных хранилищах корпорации. Пока что неясно, когда именно этот или последующий квантовый "Платан" приступит к практической работе по данной теме.
4. В теории, обладание данным компьютером делает бесполезным наиболее распространенные на сегодня системы шифрования данных (криптография на закрытом/открытом ключах), а значит, что все существующие системы хранения и передачи секретной информации уже теоретически не являются устойчивыми к взлому. Более того, начало применения такой машины в открытом доступе означает разрушение и всех цифровых валют, от Биткойна до еще не созданных криптовалют, работающих на сходных алгоритмах.
5. Искусственный интеллект - квантовое превосходство характеризуется тем, что решается проблема предельного масштаба вычислительной системы, характерная для традиционных 2-ичных компьютерных систем. Таким образом, открывается путь для создания самообучающихся систем, впервые не уступающих в скорости и объеме обработки данных человеческому мозгу.