Четыре рекомендации для развития коммерческих квантовых вычислений:
1. Решайте задачу создания большего количества квантовых алгоритмов.
2. Не списывайте со счетов классические вычисления.
3. Переходите на постквантовые криптосистемы уже сейчас.
4. Ускоряйте разработку методов квантовой коррекции ошибок.
Квантовые вычисления становятся всё более актуальными, поскольку активность стартапов, инновации и финансирование в этой сфере растут. Эксперты считают, что до коммерциализации квантовых компьютеров и их приложений пройдёт ещё десять или более лет. Однако руководителям в сфере технологий и бизнеса уже сейчас стоит отслеживать развитие квантовых технологий, которые могут стать ключевым инструментом для решения самых сложных задач в промышленности и обществе.
Уильям Оливер, директор Центра квантовой инженерии Массачусетского технологического института (MIT), считает, что квантовые вычисления активно переходят из разряда научных курьезов в техническую реальность. Это показатель того, что организациям пора активно включиться в этот процесс.
Квантовые вычисления: определение
Квантовые вычисления — это набор технологий для сенсинга, создания сетей и обработки данных, способных выполнять функции, которые практически невозможно или даже невозможно реализовать с помощью современных методов.
Хотя полностью масштабируемый квантовый компьютер будет превосходить классические компьютеры в решении определённых задач, эта технология не является прямой заменой классическим вычислениям.
Четыре рекомендации для развития квантовых вычислений
Чтобы включиться в игру, необходимо понимать как возможности, которые открывает квантовая технология, так и реальность текущего и будущего ландшафта.
В своём выступлении Оливер поделился четырьмя ключевыми наблюдениями, которые могут помочь руководителям оценить рынок и определить, что необходимо для ускорения развития квантовых технологий.
Не списывайте со счетов классические вычисления. Несмотря на все перспективы, квантовые компьютеры не заменят обычные компьютеры. Квантовые вычисления нацелены на математически сложные сценарии использования в таких областях, как криптоанализ, научные вычисления (например, материаловедение и квантовая химия) и оптимизация.
«Квантовые компьютеры отлично справляются с решением определённых задач, но они не заменят Microsoft Word», — сказал Оливер.
Решайте задачу создания большего количества квантовых алгоритмов. Многие существующие квантовые алгоритмы были разработаны в MIT, включая алгоритм Питера Шора. Алгоритм Шора раскладывает большое составное число на простые множители, что применяется для криптоанализа современных криптосистем с открытым ключом типа RSA.
Для реализации так называемого коммерческого квантового преимущества — показателя способности квантового компьютера решать коммерчески значимые задачи лучше, чем это может сделать классический компьютер — необходимы новые и разнообразные алгоритмы.
Переходите на постквантовые криптосистемы уже сейчас. Хотя квантовые вычисления и алгоритм Шора вызывают опасения по поводу возможности использования квантовых технологий злоумышленниками для взлома сложных криптографических систем, криптографически значимая машина ещё не создана, отметил Оливер.
Для взлома шифрования RSA системам с открытым ключом потребуется очень большой квантовый компьютер с коррекцией ошибок и миллионами кубитов. Эта веха ещё не достигнута, сказал Оливер. Тем не менее сейчас не время расслабляться. «Нам нужно начать переход на новые постквантовые криптографические системы, которые, как мы полагаем, будут неуязвимы для атак будущего квантового компьютера», — сказал Оливер.
Отрасли следует быстро перейти на новые стандарты криптографии, разработанные Национальным институтом стандартов и технологий США, которые предназначены для противостояния атакам будущего квантового компьютера. Это обеспечит безопасность на перспективу.
Ускоряйте разработку методов квантовой коррекции ошибок. Одним из самых больших препятствий на пути к успеху квантовых вычислений является надёжность кубитов. Кубиты неисправны и выходят из строя примерно после 1 000 или 10 000 операций — это далеко не тот уровень выносливости, который требуется для учёта миллиардов, даже триллионов операций, необходимых для достижения коммерческого квантового преимущества.
Ключом к преодолению этого разрыва является квантовая коррекция ошибок — новая технология, которая повышает надёжность крупномасштабного использования квантовых вычислений. В конце 2024 года Google Quantum AI объявила о достижении важной вехи, сообщив, что её процессор Willow стал первым квантовым процессором, в котором квантовая информация с коррекцией ошибок стала экспоненциально более устойчивой по мере добавления кубитов.
«Нам нужна квантовая коррекция ошибок, чтобы всё это стало возможным», — сказал Оливер. «С демонстрацией от Google прошлой осенью мы увидели важный шаг в этом направлении».