Квантовий апокаліпсис чи еволюція? Що принесе людству “день Q” і чи здасть воно іспит на виживання

Квантову механіку можна пояснити або точно, або так, щоб було зрозуміло людям — але поєднати ці два варіанти неможливо. І дійсно, квантова механіка — дивна галузь фізики, яку складно усвідомити навіть тим, хто до неї причетний.

Мова йде про мікроскопічні частинки, поведінка яких здається суперечливою здоровому глузду. Саме ці «чудеса» мікросвіту відкрили шлях до абсолютно нового напрямку науки і технологій.

Але, можливо, саме надмірна складність квантової фізики стала причиною того, що квантові технології поки поступаються за популярністю нинішньому технологічному кумиру — штучному інтелекту (ШІ). І це незважаючи на постійні гучні заяви та розробки від гігантів на кшталт Microsoft, Google та інших компаній.

В цілому квантові технології частіше асоціюються з «залізом» — наприклад, з датчиками або квантовими комп'ютерами. Тоді як штучний інтелект — це, перш за все, програмне забезпечення, яке, втім, не може існувати без апаратної бази. Об'єднавши їх, людство одного разу зможе створити щось принципово нове — технологію, яка перевершить все, що було винайдено раніше. Хоча, як попереджає Брайан Хопкінс, віце-президент і головний аналітик з нових технологій дослідницької компанії Forrester, ключове слово тут — «може».

«Потенціал дійсно величезний, але остаточного рішення ще немає, — каже він. — Перші експерименти вселяють надію, проте вони показують, що нам потрібні набагато потужніші квантові комп'ютери та подальші інновації, перш ніж ми зможемо ефективно застосовувати квантові ефекти в галузі штучного інтелекту».

Якщо говорити про гроші, то обидві сфери обіцяють значний прибуток. За даними McKinsey, до 2035 року ринок квантових технологій може досягти 97 мільярдів доларів. Штучний інтелект оцінюють вже в трильйони. Але обидві індустрії існують під впливом хайпу і ризикують зіткнутися з ефектом «луснувшої бульбашки».

«Раніше я вважав, що квантові обчислення — це найбільш переоцінена технологія, — посміхається Хопкінс. — Поки не почалося божевільне захоплення штучним інтелектом».

В середині жовтня аналітики дружно піднімали тривогу: акції провідних квантових компаній можуть впасти аж на 62%. А на тлі цього все голосніше лунають розмови про те, що бульбашка штучного інтелекту ось-ось лусне — і бризки дістануться всім.

У квантових технологій і штучного інтелекту, як виявилося, не тільки амбіції спільні, але і слабкості. Помиляються вони обидва — просто по-різному.

Якщо ШІ страждає від «галюцинацій», коли ChatGPT або його колеги починають впевнено нести нісенітниці, то у квантових машин проблеми серйозніші: їхні частинки живуть у надкрихкому стані. Найменший шум, промінь світла або просто чхання в сусідній кімнаті — і вся система виходить з ладу. Утримати такі умови стабільними — це приблизно як намагатися зварити каву під час урагану.

Ілон Маск, як завжди, не залишився осторонь: на X (колишньому Twitter) він з кам'яним обличчям запропонував будувати квантові комп'ютери... в «постійно затінених кратерах Місяця». Ну а чому б і ні? Там точно тихіше, ніж на Землі.

Якщо ви уявляєте квантовий комп'ютер як симпатичний ноутбук — забудьте. Поки що ці машини більше нагадують інопланетні артефакти. Ніяких звичних корпусів, суцільна павутина дротів, трубок і холодного світла. Найпоширеніші моделі схожі на гігантських сяючих медуз, що висять під стелею лабораторії. Працюють вони при температурах, близьких до абсолютного нуля, і вимагають лазерів. У кишеню не покладеш, та й у вітальні розмістити буде проблематично.

Але є і гламурна сторона. Вчені виявили, що штучні алмази чудово підходять для створення кубітів — тих самих цеглинок, з яких будуються квантові комп'ютери. З ними пристрій може працювати при температурі, набагато ближчій до звичайної, «людської».

До речі, компанія De Beers (та, що робить каблучки з діамантами) володіє дочірньою фірмою Element Six. Ще в 2020 році вона заявила про створення першого в світі «квантового алмазу загального призначення». А тепер співпрацює з Amazon Web Services, щоб «прокачати» штучні діаманти для майбутніх квантових мереж.

Поки що такі комп'ютери є рідкістю — у світі їх налічується всього близько двохсот.

«У найближчі роки квантові обчислення торкнуться майже всіх сфер нашого життя», — запевняє Раджиб Хазра, глава компанії Quantinuum, нещодавно оціненої в 10 мільярдів доларів.

«Якщо говорити про масштаби застосування, квантові технології можуть стати не менш значущими, ніж штучний інтелект. А може, і перевершать його».

Професор Пітер Найт — один з провідних британських фахівців з квантової механіки. І якщо вірити його словам, то все, що сьогодні навіть найпотужніший суперкомп'ютер обчислював би довше, ніж існує Всесвіт, у майбутньому можна буде зробити за пару секунд.

Звучить як фантастика, але давайте розберемося: що ж це за дива такі, які квантові машини зможуть творити вже зовсім скоро.

Як і у випадку зі штучним інтелектом, одна з головних надій покладається на медицину. Уявіть: квантові комп'ютери зможуть за лічені миті прораховувати безліч комбінацій молекул, створюючи нові ліки. Зараз на це йдуть роки — а в майбутньому все зведеться до натискання кількох клавіш.

Щоб ви розуміли масштаб, у грудні 2024 року Google представила квантовий чіп Willow, який, за заявами компанії, здатний за п'ять хвилин вирішити завдання, на яке сучасним суперкомп'ютерам знадобилося б приблизно 10 років. Це 10 000 000 000 000 000 000 000 000 років — так, стільки Всесвіт ще не прожив і, мабуть, не проживе.

Глава Quantinuum Раджиб Хазра пояснює, що такі можливості можуть призвести до справжньої революції в охороні здоров'я. Замість стандартних ліків на всіх з'являться препарати, створені персонально під ваш організм — як індивідуальний ключ до замку.

Але на цьому все не закінчується. Квантові технології здатні змінити інші області, наприклад, хімію. Вчені вже говорять про нові способи виробництва добрив, які можуть бути набагато ефективнішими за нинішні. Для фермерів у всьому світі це стане справжнім порятунком — особливо з огляду на скільки коштує кожен кілограм врожаю.

А дещо із квантового майбутнього вже існує. Наприклад, квантові датчики, засновані на принципах квантової механіки, сьогодні успішно працюють в атомному годиннику. Тобто, можливо, ваші смартфони поки що не вміють обчислювати формулу безсмертя, але час показують із квантовою точністю.

У 2019 році вчені з Ноттінгемського університету зробили щось, що нагадує наукову фантастику: вони створили прототип пристрою розміром з велосипедний шолом, який дозволив проводити неінвазивне сканування мозку дітей із такими захворюваннями, як епілепсія.

«Перші десятиліття життя — ключовий період, коли формується людське мислення, — пояснював тоді дослідник Райан Гілл. — Але вивчати цей процес було вкрай складно, адже традиційні технології сканування мозку мають багато обмежень».

Головна проблема — рух. Класичні сканери вимагають від пацієнта сидіти абсолютно нерухомо, що, як ви розумієте, особливо зручно для дитини. В результаті мозок вивчали в неприродних умовах, і багато маленьких пацієнтів просто не могли пройти такі дослідження.

Новий шолом вирішив цю проблему: тепер мозок можна спостерігати "в дії", коли дитина рухається, грає, реагує на світ.

А ось інша квантова новинка родом із Лондона. Минулого року вчені з Імперського коледжу протестували "квантовий компас" — альтернативу GPS, яка працює навіть під землею. І якщо супутникова навігація глухне в метро або під щільними хмарами, квантовий компас спокійно продовжує роботу. Його мета — відстежувати розташування та рух об'єктів з максимальною точністю в будь-якому місці планети.

Доктор Майкл Катберт, директор Національного центру квантових обчислень Великобританії, зазначає: «Економіка країни залежить від GPS приблизно на мільярд фунтів на день. Геолокація, навігація, синхронізація часу — це критично важливо не лише для оборони, а й для банківських операцій. Кожна транзакція вимагає точної тимчасової мітки».

За його словами, використання квантових годинників, гіроскопів та магнітометрів дозволить захистити навігаційні системи від перешкод, глушіння та підробки.

Квантові технології вже зацікавили і Національну електромережу. Там вивчають, чи можна застосовувати їх для так званого «балансування навантаження» — тобто, як реально перерозподіляти енергію між тисячами генераторів, щоб не допускати перебоїв з електрикою.

Авіабудівний гігант Airbus, у свою чергу, спільно з британською квантовою компанією IonQ, тестує квантові алгоритми для більш точного розподілу вантажу в літаках. Адже якщо центр ваги зміщується навіть трохи, літак спалює тисячі зайвих кілограмів палива. Квантова математика обіцяє виправити це з хірургічною точністю.

Але не все так безхмарно. Є одна делікатна тема – шифрування. 

Сучасні способи захисту даних, чи то особисті листування чи державні таємниці, у майбутньому можуть бути розгромлені квантовими обчисленнями. Такі машини матимуть змогу перебирати мільярди комбінацій за частки секунди — і будь-який пароль, будь-який захист виявиться паперовою ширмою.

Кажуть, деякі країни вже зараз крадуть зашифровані бази даних, щоб одного разу, коли квантові комп'ютери стануть достатньо потужними, взяти і прочитати їх.

Страшно геніально, чи не так?

Момент, коли з'явиться справжній квантовий комп'ютер, часто називають «днем Q» — чимось на зразок технологічного судного дня.

Прогнози щодо цього різняться: одні вчені говорять, що до цього дня ще десятиліття, інші запевняють, що він уже майже біля порога. За словами Брайана Хопкінса з аналітичної компанії Forrester, цей переломний момент може настати зовсім скоро приблизно до 2030 року.

Що це буде за день? Можливо, він увійде в історію як початок нової ери обчислень — коли квантові машини навчаться вирішувати завдання, непідвладні класичним комп'ютерам. Або це стане днем, коли всі світові паролі дружно здадуться під напором квантової могутності, а криптографія буде винайдена заново.

Хоч як би там було, гонка вже йде. Квантові лабораторії по всьому світу киплять ідеями, уряди вливають мільярди, а інженери намагаються утихомирити ці примхливі частинки, які ображаються навіть на промінь світла. І хоча шлях до «Дня Q» може бути довгим і хаотичним, очевидно одне: якщо ми справді увійдемо в цю епоху, світ уже ніколи не буде тим самим.

А поки що можна розслабитися і спокійно пити каву. У нас ще є кілька років до того, як квантовий комп'ютер навчиться пророкувати, хто вип'є останній.