Содержание
Рассказываем, на каком этапе находятся квантовые разработки и какая страна лидирует в этой гонке.
Похоже, американские чиновники забеспокоились, что Штаты отстают от Китая и других стран в развитии квантовых вычислений — а это многообещающая технология, потенциально способная взломать шифрование, используемое в блокчейне и криптовалютах.
В мае в ходе слушаний в Конгрессе многочисленные эксперты призвали законодателей ускорить разработку скоординированной государственной стратегии по финансированию научно-исследовательских и образовательных инициатив, связанных с этой темой, и вскоре в Палате представителей будет представлен соответствующий законопроект.
Ожидается, что Ламар Смит, председатель Комитета по науке и технологиям, представит законопроект под названием «Национальный закон об инициативах в области квантовых вычислений», в котором будет предложена десятилетняя программа по продвижению квантовых технологий.
В своем заявлении Смит указал, что этот вопрос имеет не только технологическое, но и политическое значение:
«Квантовые вычислительные системы могут работать в миллионы раз быстрее обычных и решать проблемы, которые сегодня считаются неразрешимыми. И США должны быть в этой области первыми».
И дело не ограничивается Конгрессом: на прошлой неделе уже Белый дом объявил о создании подразделения квантовых вычислений в рамках Управления по политике в области науки и техники.
Революционная технология?
Квантовые компьютеры — это не продолжение эволюции классических компьютеров; они работают не за счет ускорения существующих процессов, а за счет алгоритмов нового типа, основанных на квантовых явлениях.
Обычные вычисления подразумевают оперирование битами, которые могут принимать лишь два значения: 0 или 1. Квантовые же биты, известные как кубиты, могут быть 0, 1 или любой комбинацией 0 и 1 одновременно, и при этом при непосредственном наблюдении они принимают определенное значение.
Это явление создает совершенно новые возможности для хранения и обработки данных, экспоненциально снижающие сложность моделирования определенных процессов.
Предположим, компьютеру нужно определить, по какой из 100 дорог, ведущих в Рим, лучше проехать путешественнику. Классический компьютер вынужден будет просто перебрать все существующие дороги, квантовый же применит совсем иной подход.
Маркос Альенде Лопес, физик и технологический консультант Межамериканского банка развития, говорит:
«Многие думают, что появление квантового компьютера позволит нам делать то же самое, но быстрее. На самом деле, все серьезнее. Квантовый компьютер может оценить эти дороги как совокупность, выдав вероятность успешной поездки для каждой дороги, так что мы получаем готовое решение».
Разработка этих технологий пока находится на самой ранней стадии, но со временем такие компьютеры смогут решать проблемы, которые с помощью традиционных вычислительных процессов просто неразрешимы, и найдут применение, к примеру, в логистике и медицине, а также в решении сложных математических задач.
В свете блокчейна и криптовалют особенно интересны квантовые алгоритмы, способные очень просто по сравнению с имеющимися технологиями находить хэши, а это делает уязвимыми цифровые подписи и асимметричные ключи, то есть потенциально ставит под угрозу всю криптографию, на которой построены эти системы.
Да, уже много лет звучат предупреждения о долгосрочных рисках, связанных с этой технологией, но сегодня эксперты полагают, что квантовая эра уже не за горами.
В ходе майских слушаний в Конгрессе Крис Монро, физик из Университета штата Мэриленд, сказал: «В течение следующих нескольких лет мы увидим небольшие квантовые компьютеры, до 100 квантовых бит».
Кажется, что это немного, но даже такое устройство уже может обрабатывать информацию, которая не поместилась бы на все на свете жесткие диски. Арвинд Кришна, директор IBM Research, говорит:
«Если вы хотите быть уверены, что через 10 лет данные останутся защищены, пора переходить на альтернативные методы шифрования».
Гонка конкурентов
На начальных этапах исследований в области квантовых вычислений США лидировали в научных разработках, но позже отсутствие скоординированной государственной стратегии стимулирования разработок в этой области дало о себе знать, особенно в сравнении с активными действиями других стран.
Например, Китай публично заявляет о планах в ближайшие 10 лет обогнать США на квантовом фронте. Недавно там вложили 10 млрд долларов в новую квантовую лабораторию в городе Хэфэй, к востоку от Шанхая, а в 2016 году запустили спутник для использования с «невзламываемыми» квантовыми протоколами связи, созданными в 2017 году — был сгенерирован квантовый ключ шифрования и с его помощью проведен видеозвонок между австрийскими и китайскими учеными.
Китайские компании Tencent и Baidu также развивают собственные проекты, а Alibaba объявила о выпуске 10-кубитового квантового облачного компьютера в начале этого года.
Соединенное Королевство за последние пять лет потратило 400 млн долларов на новую сеть Quantum Hub Network, Нидерланды предоставляют более 150 млн долларов в течение 10 лет по аналогичной инициативе, а Европейский союз выделил на соответствующую десятилетнюю европейскую программу 1,3 млрд долларов. Также подобные проекты есть в Канаде и Австралии.
Монро, выступая перед Конгрессом, сказал: «Эта бешеная активность в разных концах мира должна стать для нас поводом к действию. Очень важно, чтобы США сохраняли технологическое лидерство в таких прорывных областях».
Заполнение пробелов
Диана Франклин, профессор информатики из Чикагского университета, в мае сказала Конгрессу, что, хотя частные инвестиции в квантовые технологии со стороны корпоративных исследовательских лабораторий и венчурного капитала и выросли за последние полтора года, нехватка федерального финансирования затрудняет конкуренцию с другими странами.
Без финансирования оказалось трудно заполнить пробел между теоретическими исследованиями и практическим, в том числе коммерческим применением квантовых алгоритмов.
Франклин поясняет: «В университетах этой темой начали заниматься лишь немногие факультеты инженерных и компьютерных наук. Студенты стремятся после окончания учебы получить хорошую работу, а квантовые вычисления — это не слишком модная область». Она добавляет:
«Пока у нас нет никакого рынка, поскольку мы не знаем, какое приложение квантовых компьютеров будет популярно».
Она также отмечает, что, хотя квантовые технологии первого поколения разрабатываются в США, в стране очень мало сотрудников, способных создавать и тестировать такие решения.
Франклин утверждает, что за 17 лет, прошедших с момента появления в американских вузах дисциплин, посвященных квантовым вычислениям, университеты нашли средства всего на 200 аспирантов с такой специализацией.
Похоже, что законодатели прислушиваются к голосам специалистов, хоть им и трудно оценить суть проблемы.
Предлагаемый закон подразумевает выделение финансирование исследований и прикладных проектов, межведомственную координацию на федеральном уровне, а также поощрение американских хайтек-компаний вроде Google или IBM, уже инвестирующих в этой области.
Смит пояснил:
«Национальный закон об инициативах в области квантовых вычислений собрал лучшие идеи правительства, представителей отрасли и научных кругов по поддержанию лидерства в этой области. Этот законопроект станет квантовым скачком в правильном направлении».
Источник: ru.insider.pro
Загрузка...
