Він виглядає як золота люстра і містить найхолодніше місце у відомому Всесвіті.
Переді мною не просто найпотужніший комп’ютер у світі, а технологія, що має вирішальне значення для фінансової безпеки, біткоїна, урядових таємниць, світової економіки тощо.
Квантові обчислення є ключем до того, як компанії та країни виграють – і програють – решту 21-го століття.
Переді мною, у приміщенні Google у Санта-Барбарі, штат Каліфорнія, висить у повітрі на висоті метра Віллоу. Відверто кажучи, це було не те, чого я очікував.
Тут немає ні екранів, ні клавіатур, не кажучи вже про голографічні камери на голові чи чіпи для зчитування мозку.
Willow – це серія круглих дисків розміром з нафтову бочку, з’єднаних сотнями чорних контрольних дротів, що спускаються в бронзовий холодильник з рідким гелієм, який підтримує квантовий мікрочіп на тисячну долю градуса вище абсолютного нуля.
Виглядає і відчувається як у вісімдесятих, але якщо потенціал квантових технологій буде реалізовано, структура медузи з металу і дроту переді мною багато в чому змінить світ.
“Ласкаво просимо до нашої лабораторії квантового штучного інтелекту”, – каже Хартмут Невен, керівник відділу квантового штучного інтелекту Google, коли ми проходимо крізь двері з високим рівнем безпеки.
Невен є чимось на кшталт легендарної постаті, частково технологічним генієм, частково ентузіастом техно-музики, який одягається так, ніби приїхав сюди на сноуборді прямо з музичного фестивалю Burning Man, для якого він розробляє мистецтво. Можливо, в паралельному всесвіті – про це пізніше.
Його місія – перетворити теоретичну фізику на функціональні квантові комп’ютери “для вирішення проблем, які інакше не вирішуються”, і він визнає свою упередженість, але каже, що ці люстри – найкращі у світі.
Більша частина нашої розмови – про те, що нам не дозволено знімати в цій лабораторії з обмеженим доступом. Ця критична технологія підлягає експортному контролю, засекречена і знаходиться в центрі гонки за комерційну та економічну перевагу. Будь-яка невелика перевага, від форми нових компонентів до компаній у глобальних ланцюгах постачання, є джерелом потенційних важелів впливу.
У цьому храмі високої науки, в його мистецтві та кольорах відчувається каліфорнійська атмосфера. Кожен квантовий комп’ютер має ім’я, наприклад, Якушима або Мендочіно, кожен з них загорнутий у витвір сучасного мистецтва, а стіни, освітлені яскравим зимовим сонцем, прикрашають різноманітні фрески в стилі графіті.
Невідомо, як виглядає Willow, новітній квантовий чіп Google, який став двома важливими віхами в розвитку компанії. За його словами, він вирішив “раз і назавжди” дискусію про те, чи можуть квантові комп’ютери виконувати завдання, які не під силу класичним комп’ютерам.
Віллоу також розв’язав еталонну задачу за лічені хвилини, на що найкращому комп’ютеру у світі знадобилося б 10 септильйонів років, тобто більше трильйона трильйонів, або одиниці з 25 нулями на кінці, що перевищує вік Всесвіту.
Цей теоретичний результат нещодавно був застосований до неможливого для звичайних комп’ютерів алгоритму “Квантові відлуння”, який допомагає вивчати структуру молекул за допомогою тієї ж самої технології, що використовується в апаратах МРТ.
Навіть не перераховує, як, на його думку, цей квантовий чіп Willow буде використаний “для вирішення багатьох проблем, що стоять перед людством зараз”.
“Він дозволить нам більш ефективно відкривати ліки, – каже він. “Він допоможе нам зробити виробництво продуктів харчування більш ефективним, він допоможе нам виробляти енергію, транспортувати енергію, зберігати енергію… вирішити проблему зміни клімату і людського голоду”.
“Він дозволяє нам набагато краще зрозуміти природу, а потім розкрити її таємницю, щоб створити технології, які зроблять життя приємнішим для всіх нас”, – розповідає він.
Деякі дослідники вважають, що справжній штучний інтелект стане по-справжньому можливим лише з квантовим. Члени цієї команди щойно отримали Нобелівську премію за оригінальне дослідження “надпровідних кубітів”, які тут використовуються. 105 кубітів у чіпі Willow. Квантові зусилля Microsoft мають 8 кубітів, але використовують інший підхід. Змагання по всьому світу полягає в тому, щоб досягти 1 мільйона кубітів для “машини утилітарного масштабу”, яка може безпомилково робити квантову хімію, розробляти ліки. Технологія крихка.
За тим, що відбувається тут, уважно стежать у всьому світі. Професор сер Пітер Найт, голова Стратегічної консультативної ради Національних програм з квантових технологій, каже, що Willow проклав новий шлях.
“Всі машини насправді все ще перебувають на стадії іграшкових моделей, вони роблять помилки. Їм потрібна корекція помилок. Willow була першою, хто продемонстрував, що можна виправляти помилки шляхом повторних циклів ремонту, які покращують роботу”, – каже він.
Це ставить технологію на шлях масштабування до точного виконання трильйона операцій, можливо, протягом семи або восьми років, а не двох десятиліть, як передбачалося раніше.
Якщо перша чверть цього століття була визначена підйомом інтернету, а потім штучного інтелекту, то наступні 25 років, безсумнівно, стануть початком квантової ери.
Уявіть, що ви намагаєтеся знайти тенісний м’яч в одній з тисячі закритих шухляд. Класичний комп’ютер відкриває кожну з них по порядку. Квантовий комп’ютер відкриває всі одночасно. Або аналогічно, замість того, щоб у звичайному комп’ютері відчиняти сотню дверей сотнею ключів, квантовий дає змогу миттєво відчинити всі сто одним ключем.
Ці машини будуть не для всіх. Вони не зменшаться до розмірів телефонів, окулярів зі штучним інтелектом чи ноутбуків. Але справа в тому, що потужність цих комп’ютерів зростає в геометричній прогресії, і всі хочуть бути в курсі подій.
Я запитав керівника Nvidia Дженсена Хуанга, чи не загрожує це його моделі надання спеціалізованих чіпів для ШІ. “Ні, квантовий процесор буде додано до комп’ютера в майбутньому”, – відповів він.
А один з британських лідерів у цій галузі вказує на те, що чекає на нас у квантовому світі – можливість розшифрувати майже все, від державних таємниць до біткойна.
“Через загрозу квантових обчислень доведеться переглянути і всі криптовалюти”, – каже сер Пітер.
В минулому році провідний партнер Nvidia заявив, що, хоча у біткойна є ще кілька років, до кінця десятиліття технологія повинна розвинутися в більш потужний блокчейн.
Джерела в технологічній галузі посилаються на процес “Збирай урожай зараз, розшифровуй пізніше”, щоб описати, як державні установи, як вважають, зберігають всі зашифровані дані в світі вдома і за кордоном в очікуванні, що майбутні покоління зможуть отримати до них доступ.
А потім – перегони по всьому світу. Підхід Китаю дуже відрізняється від комерційної гонки в США і на Заході.
За словами сера Пітера, загальний обсяг ресурсів, виділених на квантові технології в Китаї, становить близько 15 мільярдів доларів (11 мільярдів фунтів стерлінгів), що, можливо, дорівнює обсягу всіх інших світових урядових програм, разом узятих, – каже сер Пітер.
Починаючи з 2022 року, Китай опублікував більше наукових праць з квантових технологій, ніж інші країни, і ці зусилля очолює фізик-першопроходець Пан Цзяньвей. Це ключова частина 14-го п’ятирічного плану Пекіна.
Китай прийняв рішення не дозволяти своїм технологічним компаніям, таким як Baidu і Alibaba, розвивати власні квантові дослідження – і сконцентрувати людей і інфраструктуру в державному підприємстві. Китай намагається отримати перевагу у сфері квантового зв’язку і супутників.
Минулого року Пан розробив і протестував квантовий комп’ютер Zuchongzhi 3.0, використовуючи схожу технологію, хоча і з іншим підходом, ніж у Willow, і стверджуючи, що він показав схожі результати. Восени він був відкритий для комерційного використання. Все це трохи нагадує Манхеттенський проект часів Другої світової війни з виробництва першої ядерної зброї або космічну гонку 21-го століття.
Великобританія є одним з наукових центрів квантових досліджень. Саме британський вчений провів оригінальне дослідження надпровідних кубітів. Тут працюють десятки компаній і проводяться передові дослідження. Уряд планує зробити значні інвестиції в цю сферу в найближчі тижні. Це життєво важливо для економіки, для військового використання і для геополітики. Є надія, що Велика Британія стане третьою силою в цій галузі.
В лабораторії Willow, можливо, ставлять ще більш екзистенційні питання. Минулого року Невен припустив, що безпрецедентна швидкість роботи Willow підтверджує деякі концепції існування мультивсесвіту. В основному цю швидкість можна пояснити тим, що “Верба” використовувала паралельні всесвіти для своєї обчислювальної потужності. Не всі вчені купилися на це.
“Досі тривають палкі дебати, – каже він мені. “Як ви дізналися під час відвідування лабораторії, причина такої потужності квантових комп’ютерів полягає в тому, що протягом одного тактового циклу вони можуть одночасно обробляти від двох до 105 комбінацій. Це змушує вас замислитися над тим, де знаходяться ці різні речі… Існує версія квантової механіки, над якою варто замислитися – формула багатьох світів – паралельні всесвіти або паралельна реальність”.
Віллоу не довів цього, обережно сказав Невен, але “припускає, що ми повинні серйозно поставитися до цієї ідеї”.
Це передній край кордону світу, технологій, зростання, і британський уряд незабаром вкладе сотні мільйонів у те, щоб наздогнати Віллоу і китайців. Це звучить як наукова фантастика. Але це швидко стає економічним фактом.
