Квантовый апокалипсис или эволюция? Что принесёт человечеству “день Q” и сдаст ли оно экзамен на выживание

Квантовую механику можно объяснить либо точно, либо так, чтобы было понятно людям — но совместить эти два варианта невозможно. И действительно, квантовая механика — странная область физики, которую сложно осознать даже тем, кто к ней причастен.

Речь идёт о микроскопических частицах, поведение которых кажется противоречащим здравому смыслу. Именно эти «чудеса» микромира открыли путь к совершенно новому направлению науки и технологий. 

Но, возможно, именно чрезмерная сложность квантовой физики стала причиной того, что квантовые технологии пока уступают по популярности нынешнему технологическому кумиру — искусственному интеллекту (ИИ). И это несмотря на постоянные громкие заявления и разработки от гигантов вроде Microsoft, Google и других компаний.

В целом квантовые технологии чаще ассоциируются с «железом» — например, с датчиками или квантовыми компьютерами. Тогда как искусственный интеллект — это, прежде всего, программное обеспечение, которое, впрочем, не может существовать без аппаратной базы. Объединив их, человечество однажды сможет создать нечто принципиально новое — технологию, которая превзойдёт всё, что было изобретено ранее. Хотя, как предупреждает Брайан Хопкинс, вице-президент и главный аналитик по новым технологиям исследовательской компании Forrester, ключевое слово здесь — «может».

«Потенциал действительно огромный, но окончательного решения ещё нет, — говорит он. — Первые эксперименты обнадёживают, однако они показывают, что нам нужны куда более мощные квантовые компьютеры и дальнейшие инновации, прежде чем мы сможем эффективно применять квантовые эффекты в области искусственного интеллекта».

Если говорить о деньгах, то обе сферы обещают внушительную прибыль. По данным McKinsey, к 2035 году рынок квантовых технологий может достичь 97 миллиардов долларов. Искусственный интеллект же оценивают уже в триллионы. Но обе индустрии существуют под влиянием хайпа и рискуют столкнуться с эффектом «лопнувшего пузыря».

«Раньше я считал, что квантовые вычисления — это самая переоценённая технология, — улыбается Хопкинс. — Пока не началось безумное увлечение искусственным интеллектом».

В середине октября аналитики дружно поднимали тревогу: акции ведущих квантовых компаний могут рухнуть аж на 62%. А на фоне этого всё громче звучат разговоры о том, что пузырь искусственного интеллекта вот-вот лопнет — и брызги достанутся всем.

У квантовых технологий и искусственного интеллекта, как оказалось, не только амбиции общие, но и слабости. Ошибаются они оба — просто по-разному. 

Если ИИ страдает от «галлюцинаций», когда ChatGPT или его коллеги начинают уверенно нести чушь, то у квантовых машин проблемы посерьёзнее: их частицы живут в сверххрупком состоянии. Малейший шум, луч света или просто чих в соседней комнате — и вся система выходит из строя. Удержать такие условия стабильными — это примерно как пытаться сварить кофе в ураган.

Илон Маск, как всегда, не остался в стороне: на X (бывшем Twitter) он с каменным лицом предложил строить квантовые компьютеры… в «постоянно затенённых кратерах Луны». Ну а почему бы и нет? Там уж точно тише, чем на Земле.

Если вы представляете квантовый компьютер как симпатичный ноутбук — забудьте. Пока что эти машины больше напоминают инопланетные артефакты. Никаких привычных корпусов, сплошная паутина проводов, трубок и холодного света. Самые распространённые модели похожи на гигантских светящихся медуз, висящих под потолком лаборатории. Работают они при температурах, близких к абсолютному нулю, и требуют лазеров. В карман не положишь, да и в гостиной разместить будет проблематично.

Но есть и гламурная сторона. Учёные обнаружили, что искусственные алмазы отлично подходят для создания кубитов — тех самых кирпичиков, из которых строятся квантовые компьютеры. С ними устройство может работать при температуре, куда ближе к обычной, «человеческой».

К слову, компания De Beers (та, что делает кольца с бриллиантами) владеет дочерней фирмой Element Six. Ещё в 2020 году она заявила о создании первого в мире «квантового алмаза общего назначения». А теперь сотрудничает с Amazon Web Services, чтобы «прокачать» искусственные бриллианты для будущих квантовых сетей.

Пока такие компьютеры редкость — по миру их насчитывается всего около двухсот.

«В ближайшие годы квантовые вычисления затронут почти все сферы нашей жизни», — уверяет Раджиб Хазра, глава компании Quantinuum, недавно оценённой в 10 миллиардов долларов.

 «Если говорить о масштабах применения, квантовые технологии могут стать не менее значимыми, чем искусственный интеллект. А может, и превзойдут его».

Профессор сэр Питер Найт — один из ведущих британских специалистов по квантовой механике. И если верить его словам, то всё, что сегодня даже самый мощный суперкомпьютер вычислял бы дольше, чем существует Вселенная, в будущем можно будет сделать за пару секунд. 

Звучит как фантастика, но давайте разберёмся: что же это за чудеса такие, которые квантовые машины смогут вытворять уже совсем скоро.

Как и в случае с искусственным интеллектом, одна из главных надежд возлагается на медицину. Представьте: квантовые компьютеры смогут за считанные мгновения просчитывать бесконечное количество комбинаций молекул, создавая новые лекарства. Сейчас на это уходят годы — а в будущем всё сведётся к нажатию пары клавиш.

Чтобы вы понимали масштаб, в декабре 2024 года Google представила квантовый чип Willow, который, по заявлениям компании, способен за пять минут решить задачу, на которую современным суперкомпьютерам потребовалось бы примерно 10 септильонов лет. Это 10 000 000 000 000 000 000 000 000 лет — да, столько Вселенная ещё не прожила и, вероятно, не проживёт.

Глава Quantinuum Раджиб Хазра объясняет: такие возможности могут привести к настоящей революции в здравоохранении. Вместо стандартных лекарств «на всех» появятся препараты, созданные персонально под ваш организм — как индивидуальный ключ к замку.

Но на этом всё не заканчивается. Квантовые технологии способны изменить и другие области, например, химию. Учёные уже говорят о новых способах производства удобрений, которые могут быть гораздо эффективнее нынешних. Для фермеров по всему миру это станет настоящим спасением — особенно если учесть, сколько стоит каждый килограмм урожая.

А кое-что из квантового будущего уже существует. К примеру, квантовые датчики, основанные на принципах квантовой механики, сегодня успешно работают в атомных часах. То есть, возможно, ваши смартфоны пока не умеют вычислять формулу бессмертия, но время показывают с квантовой точностью.

В 2019 году учёные из Ноттингемского университета сделали нечто, напоминающее научную фантастику: они создали прототип устройства размером с велосипедный шлем, которое позволило проводить неинвазивное сканирование мозга детей с такими заболеваниями, как эпилепсия.

«Первые десятилетия жизни — ключевой период, когда формируется человеческое мышление, — объяснял тогда исследователь Райан Гилл. — Но изучать этот процесс было крайне сложно, ведь традиционные технологии сканирования мозга имеют массу ограничений».

Главная проблема — движение. Классические сканеры требуют от пациента сидеть абсолютно неподвижно, что, как вы понимаете, особенно «удобно» для ребёнка. В итоге мозг изучали в неестественных условиях, и многие маленькие пациенты просто не могли пройти такие исследования. 

Новый шлем решил эту проблему: теперь мозг можно наблюдать «в действии», когда ребёнок двигается, играет, реагирует на мир.

А вот другая квантовая новинка родом из Лондона. В прошлом году учёные из Имперского колледжа протестировали «квантовый компас» — альтернативу GPS, которая работает даже под землёй. И если спутниковая навигация глохнет в метро или под плотными облаками, то квантовый компас спокойно продолжает работу. Его цель — отслеживать местоположение и движение объектов с максимальной точностью в любом месте планеты.

Доктор Майкл Катберт, директор Национального центра квантовых вычислений Великобритании, отмечает: «Экономика страны зависит от GPS примерно на миллиард фунтов в день. Геолокация, навигация, синхронизация времени — всё это критически важно не только для обороны, но и для банковских операций. Каждая транзакция требует точной временной метки».

По его словам, использование квантовых часов, гироскопов и магнитометров позволит защитить навигационные системы от помех, глушения и подделки.

Квантовые технологии уже заинтересовали и Национальную электросеть. Там изучают, можно ли применять их для так называемого «балансирования нагрузки» — то есть, как в реальном времени перераспределять энергию между тысячами генераторов, чтобы не допускать перебоев с электричеством.

Авиастроительный гигант Airbus, в свою очередь, совместно с британской квантовой компанией IonQ тестирует квантовые алгоритмы для более точного распределения груза в самолётах. Ведь если центр тяжести смещается даже на чуть-чуть, самолёт сжигает тысячи лишних килограммов топлива. Квантовая математика обещает исправить это с хирургической точностью.

Но не всё так безоблачно. Есть одна щекотливая тема — шифрование. 

Современные способы защиты данных, будь то личные переписки или государственные тайны, в будущем могут быть разгромлены квантовыми вычислениями. Такие машины смогут перебирать миллиарды комбинаций за доли секунды — и любой пароль, любая защита окажется бумажной ширмой.

Говорят, что некоторые страны уже сейчас крадут зашифрованные базы данных, чтобы однажды, когда квантовые компьютеры станут достаточно мощными, взять и прочитать их.

Пугающе гениально, не правда ли?

Момент, когда появится настоящий квантовый компьютер, часто называют «днём Q» — чем-то вроде технологического Судного дня.

Прогнозы на этот счёт разнятся: одни учёные говорят, что до этого дня ещё десятилетия, другие уверяют, что он уже почти у порога. По словам Брайана Хопкинса из аналитической компании Forrester, этот переломный момент может наступить совсем скоро — примерно к 2030 году.

Что это будет за день? Возможно, он войдёт в историю как начало новой эры вычислений — когда квантовые машины научатся решать задачи, неподвластные классическим компьютерам. Или же это станет днём, когда все мировые пароли дружно сдадутся под напором квантовой мощи, а криптография будет изобретена заново.

Как бы там ни было, гонка уже идёт. Квантовые лаборатории по всему миру кипят идеями, правительства вливают миллиарды, а инженеры пытаются усмирить эти капризные частицы, которые обижаются даже на луч света. И хотя путь к «дню Q» может быть длинным и хаотичным, очевидно одно: если мы действительно войдём в эту эпоху, мир уже никогда не будет прежним.

А пока — можно расслабиться и спокойно пить кофе. У нас ещё есть несколько лет до того, как квантовый компьютер научится предсказывать, кто выпьет последний.