Бульбашка квантових обчислень?

Микита Гур’янов — фізик з Оксфордського університету працює з обчислювальною квантовою фізикою. Він стверджує, що люди стали надзвичайно оптимістично налаштовані щодо перспектив квантових обчислень. Ось, що він пише.

Квантові обчислення часто зображують як перспективну технологію, з кінцевим впливом якої зможе конкурувати лише штучний інтелект. На думку квантових євангелістів, це лише питання часу, коли з’явиться повнофункціональний квантовий комп’ютер, який зробить усе, починаючи від революційної розробки ліків і закінчуючи зломом схем шифрування в Інтернеті.

Останніми роками в цю сферу влилися мільярди доларів, кульмінацією яких стали дебюти на публічному ринку таких відомих компаній квантового обчислення, як IonQ, Rigetti та D-Wave.

Реальність така, що жодна з цих компаній — або будь-яка інша фірма квантових обчислень, якщо на те пішло — насправді не заробляє реальних грошей. Невеликий прибуток, який вони генерують, здебільшого надходить від консультаційних місій, спрямованих на навчання інших компаній тому, «як квантові комп’ютери допоможуть їхньому бізнесу», на відміну від справжнього використання будь-яких переваг, які квантові комп’ютери мають над класичними комп’ютерами.

Проста причина цього полягає в тому, що, незважаючи на роки зусиль, ніхто ще не наблизився до створення квантової машини, яка справді здатна вирішувати практичні проблеми. Сучасні пристрої настільки схильні до помилок, що будь-яка інформація, яку хтось намагається обробити за допомогою них, майже миттєво перетвориться на шум. Проблема лише посилюється, якщо комп’ютер масштабується (тобто збільшується кількість «кубітів»).

Переконлива стратегія подолання цих помилок ще не була продемонстрована, що робить незрозумілим, коли — якщо взагалі — стане можливим побудувати великомасштабний, відмовостійкий квантовий комп’ютер. Проте, згідно з євангелістами, ми, очевидно, перебуваємо в центрі квантового закону Мура (він же «Закон Роуза», на честь засновника D-Wave Джорді Роуза), аналогічного революції мікрочіпів 1970-х — 2010-х років.

Ще одна фундаментальна проблема полягає в тому, що незрозуміло, які комерційно корисні проблеми взагалі можна вирішити за допомогою квантових комп’ютерів — якщо такі взагалі є.

Найвідомішим застосуванням на сьогоднішній день є алгоритм Шора для факторизації великих чисел на складові прості числа, який є експоненціально швидшим, ніж будь-яка відома відповідна схема, що працює на класичному комп’ютері. Оскільки більшість криптографії, яка в даний час використовується для захисту нашого інтернет-трафіку, базуються на передбачуваній складності проблеми розкладання на прості множники, раптова поява фактично функціонального квантового комп’ютера, здатного запускати алгоритм Шора, дійсно створить серйозний ризик для безпеки.

Алгоритм Шора став знахідкою для квантової індустрії, що призвело до незліченних обсягів фінансування від урядових служб безпеки по всьому світу. Однак тут часто забувають про те, що існує багато альтернативних криптографічних схем, які не вразливі для квантових комп’ютерів. Було б неможливим просто замінити ці вразливі схеми на так звані «квантово-захищені».

І невизначена практична життєздатність алгоритму Шора є лише верхівкою айсберга. Було багато суперечок щодо того, де і коли квантові обчислення насправді можуть запропонувати будь-яку практичну перевагу. Останні дослідження вказують на те, що немає доказів того, що квантові комп’ютери можуть значно пришвидшити навіть обчислення квантової хімії. Це погана новина для широко розрекламованої ідеї про користь квантових комп’ютерів для розробки ліків.
                                                  
По суті, індустрія квантових обчислень ще не продемонструвала жодної практичної користі, незважаючи на фанфари. Чому тоді надходить стільки грошей? Ну, в основному, завдяки фанфарам. Погляди вчених досі (здебільшого) поважають у суспільстві, тому, коли фізики чимось захоплюються, люди це помічають.

По-справжньому хвилювання почалося в 90-х роках, коли відбувся ряд новаторських проривів, які справді ознаменували народження квантових технологій як наукової сфери. У міру того, як з роками досягався прогрес, захоплення зростало, зрештою вийшовши далеко за межі спільноти.

До 2010-х років капітал став дешевим, і інвестори почали звертати увагу, навіть якщо вони не мали реального розуміння технології (крім кліше «кубіт може одночасно бути і одиницею, і нулем»). У міру того, як надходило більше грошей, поле розросталося, і для вчених ставало все більш спокусливим перепродавати свої результати. З часом у сфері діяльності з’явилися комівояжери, як правило, без будь-якого розуміння квантової фізики, які зайняли керівні посади в компаніях і зосередилися виключно на створенні фанфар. Через кілька років після цього дуже перебільшена перспектива квантових обчислень досягла мейнстріму, що призвело до жадібності та непорозуміння та утворення класичної бульбашки.

Деякі фізики в приватному порядку вважають, що тут немає проблеми: чому б не скористатися ситуацією, поки вона триває, і не взяти легких грошей у не надто досвідчених інвесторів? Зрештою, отримувати зарплату на рівні приватного сектору, займаючись, по суті, науковими дослідженнями, є непоганою угодою.
                                                                     
Що ж, коли саме лопне бульбашка, сказати важко, але в якийсь момент претензії розкриються і фінансування вичерпається. Є надія, що коли музика припиниться і бульбашка лопне, публіка все одно буде слухати  фізиків.