В мире квантовых вычислений разгорелась дискуссия о сроках их практического применения. Недавно глава квантового подразделения Google Хартмут Невен заявил агентству Reuters, что реальные приложения квантовых компьютеров могут появиться уже через пять лет. Это заявление резко контрастирует с прогнозом генерального директора Nvidia Дженсена Хуанга, который всего несколько недель назад на выставке CES 2025 предположил, что практическое использование квантовых вычислений наступит не ранее, чем через 20 лет.

Ключевой проблемой, по мнению Хуанга, является недостаточное количество кубитов в современных квантовых системах. Для достижения необходимой точности вычислений требуется увеличить их число на пять-шесть порядков. Исследования показывают, что большее количество кубитов приводит к меньшему числу ошибок, что критически важно для создания более точных квантовых компьютеров.

Кубит, или квантовый бит, отличается от обычного бинарного бита тем, что может кодировать больше данных одновременно. Однако, будучи квантовыми частицами, кубиты не всегда ведут себя предсказуемо. При выполнении вычислений на квантовом компьютере примерно один из тысячи кубитов «выходит из строя», что искажает результаты.

Эта проблема напоминает трудности, с которыми сталкивались создатели первых классических компьютеров. Например, компьютер ENIAC использовал более 17 000 вакуумных ламп для представления битов, и каждые несколько дней лампы выходили из строя, вызывая ошибки. Решение было найдено в отказе от вакуумных ламп и переходе на более надёжные компоненты. Сегодня мы используем крошечные кремниевые транзисторы с частотой отказов один на миллиард миллиардов операций.

Однако для квантовых вычислений такое решение не подходит. Кубиты – это квантовые частицы, и их нельзя построить из чего-то другого или заставить оставаться в нужном состоянии. Можно только найти способы использовать их такими, какие они есть.

Именно здесь становится актуальным вопрос о «недостаточном количестве кубитов». В прошлом году Google использовала свой квантовый чип Willow для исследования, которое показало, что увеличение числа кубитов приводит к уменьшению количества ошибок. По сути, Google создала мега-кубиты из нескольких физических кубитов, все из которых содержат одни и те же данные. Это создаёт систему отказоустойчивости – каждый раз, когда один физический кубит выходит из строя, есть другой, который поддерживает правильную работу. Чем больше физических кубитов, тем больше сбоев система может выдержать, что повышает шансы получения точного результата.

Учитывая высокую частоту сбоев кубитов и необходимость достижения достаточно высокой точности для решения реальных задач, потребуется огромное количество кубитов. Хуанг считает, что для достижения нужных показателей потребуется около 20 лет, в то время как Невен намекает, что Google может добиться этого за пять лет.

Остаётся открытым вопрос: располагает ли Google информацией, неизвестной Nvidia?

Когда бы ни произошёл прорыв, Google считает, что квантовые вычисления можно будет использовать для создания лучших аккумуляторов для электромобилей, разработки новых лекарств и даже создания новых альтернативных источников энергии. Утверждение о том, что такие проекты могут стать возможными всего через пять лет, кажется довольно смелым.