Google использует квантовые компьютеры, говорящие на «языке природы»

Снаружи ласковое сентябрьское солнце согревает идиллическое побережье, а Калифорния купается в очередном прекрасном дне.

Внутри минус 460 по Фаренгейту (-273 по Цельсию) в некоторых местах, очаги холода, которые ощетиниваются невозможной физикой квантовой механики — науки, в которой вещи могут одновременно существовать, не существовать и быть чем-то средним.

Это лаборатория квантового искусственного интеллекта Google, где десятки суперумных людей трудятся в офисе, оборудованном стенами для лазанья и электрическими велосипедами, чтобы сформировать следующее поколение компьютеров — поколение, которое не будет отличаться от всего, что пользователи сейчас имеют в своих карманах или офисах.

«Это новый тип компьютера, который использует квантовую механику для вычислений и позволяет нам… решать проблемы, которые в противном случае были бы невозможны», — объясняет Эрик Лусеро, ведущий инженер кампуса недалеко от Санта-Барбары.

«Он не заменит ваш мобильный телефон, ваш компьютер; он будет работать параллельно с этими вещами».

Квантовая механика — это область исследований, которую, по мнению ученых, однажды можно будет использовать для ограничения глобального потепления, проектирования городских транспортных систем или разработки новых мощных лекарств.

Обещания настолько велики, что правительства, технологические гиганты и стартапы по всему миру вкладывают в него миллиарды долларов, нанимая одни из самых больших умов.

Старомодные вычисления построены на идее двоичной определенности: десятки тысяч «битов» данных, каждый из которых определенно либо «включен», либо «выключен», представленный либо единицей, либо нулем.

Квантовые вычисления используют неопределенность: их «кубиты» могут существовать как в состоянии единства, так и в состоянии нуля в том, что называется суперпозицией.

Самая известная иллюстрация квантовой суперпозиции — это кот Шредингера — гипотетическое животное, запертое в ящике с колбой с ядом, которая может разбиться, а может и не разбиться.

Пока ящик закрыт, кот одновременно жив и мертв. Но как только вы вмешаетесь в квантовое состояние и откроете коробку, вопрос жизни или смерти кота будет решен.

Квантовые компьютеры используют эту неопределенность для одновременного выполнения множества, казалось бы, противоречащих друг другу вычислений — это похоже на возможность пройти все возможные пути в лабиринте сразу, вместо того, чтобы пробовать каждый из них последовательно, пока вы не найдете правильный путь.

Трудность для разработчиков квантовых компьютеров состоит в том, чтобы заставить эти кубиты сохранять свою суперпозицию достаточно долго, чтобы произвести вычисления.

Как только им что-то мешает — шум, грязь, неправильная температура — суперпозиция рушится, и вы получаете случайный и, скорее всего, бессмысленный ответ.

Квантовый компьютер, который Google продемонстрировал журналистам, напоминает свадебный торт в стиле стимпанк, подвешенный вверх ногами к несущей конструкции.

Каждый слой металла и изогнутых проводов становится все холоднее, вплоть до финальной стадии, когда процессор размером с ладонь охлаждается всего до 10 милликельвинов, или примерно -460 по Фаренгейту (-273 по Цельсию).

Эта температура — чуть выше абсолютного нуля, самая низкая возможная температура во Вселенной — жизненно важна для сверхпроводимости, на которую опирается конструкция Google.

Несмотря на то, что компьютер-слоеный пирог невелик — ростом примерно в полчеловека, — приличное количество лабораторного пространства занимает оборудование для его охлаждения — над головой свистят трубы, растворы гелия сжимаются и расширяются, используя тот же процесс, что и ваш холодильник. холодно.

Но… что все это на самом деле делает?

Что ж, говорит Даниэль Лидар, эксперт по квантовым системам из Университета Южной Калифорнии, это область, которая обещает много, когда созреет, но пока находится в зачаточном состоянии.

«Мы научились ползать, но точно еще не научились ходить, прыгать или бегать», — сказал он AFP.

Ключом к его росту будет решение проблемы суперпозиционных коллапсов — открытия кошачьего ящика — для обеспечения значимых вычислений.

Прочитайте полную историю здесь…