Что такое квантовое превосходство
Это способность суперкомпьютера выполнять сложные расчеты, которые основаны на обработке больших данных. Устройствам, к которым мы привыкли, это не под силу. Квантовые вычисления имеют практическую ценность для науки, промышленности и общества: они повышают производительность и эффективность алгоритмов искусственного интеллекта, решают климатические проблемы, симулируют сложные системы, например, молекулы новых лекарственных препаратов, химических реакций.
Осознавая прорывной потенциал этого направления, ведущие страны мира соревнуются за первенство. Существуют разные метрики для измерения превосходства, но чаще всего оценивают так называемый квантовый объем. Он учитывает количество кубитов (а значит, вычислительную мощность), частоту ошибок и глубину схемы суперкомпьютера. Кубит в квантовом компьютере — это аналог бита в компьютере обычном, минимальная частица информации, которую используют для обработки.
Канада
Что уже сделано. Создано пять крупных суперкомпьютеров, которые являются частью национальной инфраструктуры. Самый мощный произвели в 2018 году, он получил название Niagara. Устройство обрабатывает большие данные для исследований в области искусственного интеллекта, климатических изменений, моделирования, астрофизики. Мощность компьютера — порядка 3 000 петафлопс. Это значит, что в секунду он может выполнять примерно 3 квадриллиона операций.
Какие перспективы. В начале 2023 года правительство Канады представило новую стратегию. Для более успешного развития в области квантовых инноваций государство выделит 360 миллионов долларов. Средства направят на содействие исследованиям, привлечение экспертов и коммерциализацию технологий.
Китай
Что уже сделано. В начале 2022 года в Китае стартовало собственное серийное производство квантовых устройств. 6 января 2024 года ученые запустили в работу сверхпроводящий компьютер третьего поколения Origin Wukong на 72 рабочих кубитах. К нему предоставили удаленный доступ пользователям из разных стран мира.
Какие перспективы. В 2024 году холдинг Beijing Energy создаст платформу искусственного интеллекта. Она закроет потребности научных центров и отечественных компаний в вычислительной мощности, которая нужна для развития ИИ. К концу второго квартала производительность платформы увеличится до 1 500 петафлопс. Это 1,5 квадриллиона операций в секунду.
Россия
Что уже сделано. В России создано семь суперкомпьютеров — шесть коммерческих и вычислительный кластер МГУ, пиковая производительность которого составляет 5,5 петафлопс.
Какие перспективы. До конца 2024 года команда ученых из Российского квантового центра и физического института им. И. П. Лебедева РАН планируют увеличить число кубитов в российских вычислительных устройствах до 50-100.
США
Что уже сделано. IBM изготовила квантовый процессор на 433 кубита. Ученые из Гарвардского университета разработали первую в мире схему с логическими кубитами, которые в меньшей мере подвержены ошибкам. Пока у сотрудников 48 соединенных элементов, для практического применения их должно быть больше. В 2022 году в США был запущен самый мощный и быстрый суперкомпьютер в мире — Frontier. Его стоимость — около 600 миллионов долларов.
Какие перспективы. Квантовые вычисления развиваются благодаря частным компаниям: IBM, Google, Microsoft и другим. Так, IBM планирует создать процессор на 1121 кубит, в течение 10 лет выпустить самый мощный суперкомпьютер на 100 тысяч кубитов и запустить параллельные вычисления на нескольких процессорах, которые будут связаны единой системой. Google в ближайшее время покажет устройство на 1 000 кубитов. Государство решило поддержать отрасль и увеличить финансирование исследований и разработок в области квантовых технологий на 20 %.