Квантовый чип Google достиг точности 99,99%: что это меняет для Bitcoin

Существенный прогресс зафиксирован у квантового процессора Google: разработчикам удалось реализовать одну из базовых квантовых операций с точностью 99,99%, уменьшив количество сбоев в 40 раз. Сооснователь и руководитель стартапа в сфере искусственного интеллекта Argil AI из акселератора Y Combinator Бриваэль Ле Погам охарактеризовал достигнутое значение как одну из наиболее важных цифр текущего десятилетия.

Ключевой вопрос со стороны криптовалютной индустрии сводится к тому, приближает ли подобное достижение угрозу взлома Bitcoin и существующей криптографии глобальной сети. Если отвечать кратко — на данный момент нет. Тем не менее темпы развития уже достаточно внушительны, привлекая внимание не только технических специалистов, но и участников рынка инвестиций.

Принципы работы квантовых устройств существенно отличаются от стандартных персональных компьютеров. Традиционные ПК оперируют битами, принимающими исключительно значения 0 или 1. В свою очередь, квантовые архитектуры используют кубиты, способные вплоть до момента считывания находиться в суперпозиции обоих состояний одновременно. По этой причине вычислительный потенциал растет не линейным образом: добавление очередного кубита ведет к удвоению объема состояний, обрабатываемых системой.

Полноценно воспроизвести работу даже 50 кубитов на современном суперкомпьютере оказывается крайне трудной задачей. Комплекс же из 300 кубитов на теоретическом уровне может описывать число состояний, превышающее суммарное количество атомов во всей Вселенной.

Вместе с тем квантовую вычислительную систему нельзя рассматривать как просто ускоренный портативный компьютер. Она не способна повысить скорость работы офисных таблиц Excel и не осуществляет тривиальный одномоментный перебор любых вариантов ответов в привычном бытовом понимании. Превосходство таких устройств проявляется исключительно в узкоспециализированных сферах, однако именно там отрыв от привычных технологий оказывается колоссальным.

К таким направлениям относится симуляция молекулярных структур, способная содействовать поиску новейших медикаментов, разработке аккумуляторов увеличенной емкости, созданию сверхпроводников и компонентов для улавливания углекислого газа CO2. Кроме того, речь идет об оптимизационных расчетах, востребованных в логистических цепочках, финансовом секторе и материаловедении, а также о криптографии: согласно существующим оценкам, массива чуть менее миллиона физических кубитов может оказаться достаточно для компрометации алгоритма RSA-2048, защищающего преобладающую часть современного интернета.

Главным препятствием для квантовых систем выступает нестабильность кубитов. Процесс вычислений рискует прерваться из-за сторонней вибрации либо контакта со случайной космической частицей, в связи с чем чипы Google функционируют при температуре, близкой к абсолютному нулю, а единичные операции порой сопровождаются сбоями.

С целью формирования одного надежного кубита разработчикам приходится комбинировать сотни либо тысячи нестабильных физических элементов. На текущий момент платформа Google насчитывает порядка сотни физических кубитов, в то время как прикладные расчеты требуют миллионных масштабов. Снижение доли погрешностей позволяет затрачивать значительно меньше вычислительных мощностей на противодействие системным ошибкам.

По этой причине уровень надежности в 99,99% выступает не эффектным элементом маркетинга, а реальным шагом на пути к созданию отказоустойчивых квантовых архитектур.

В настоящее время прямых рисков для Bitcoin и банковских протоколов шифрования не существует. Для успешного взлома необходимы мощности порядка миллиона кубитов, тогда как Google располагает лишь приблизительно ста кубитами. Вдобавок в самой компании подчеркивают необходимость верификации предложенного метода на более масштабных системах.

Тем не менее вектор прогресса вполне очевиден. Создание механизмов постквантовой защиты развернуто в полную силу, а дискуссии о способах долгосрочной сохранности Bitcoin перестали быть исключительно абстрактной теоретической темой: модернизация алгоритмов шифрования со временем станет обязательной для каждого распределенного реестра.

Взаимодействие квантовых технологий с алгоритмами искусственного интеллекта имеет двусторонний характер. С одной стороны, ИИ непосредственно задействован в проектировании квантовых систем: так, алгоритм AlphaQubit, разработанный Google DeepMind, превосходит традиционные способы при выявлении ошибок в работе кубитов.

С другой стороны, квантовые платформы способны обеспечить ИИ более детальной картиной физических процессов. Данный процесс выглядит следующим образом: ИИ генерирует миллионы вариантов молекул, квантовая система осуществляет прецизионный расчет их характеристик, после чего нейросеть дообучается на этих данных и синтезирует более качественные решения.

Вследствие этого ключевую выгоду от квантового прогресса извлекут не одни только создатели микросхем. Наиболее масштабные трансформации прогнозируются в энергетическом секторе, материаловедении и фармацевтике — тех сегментах, где ИИ сейчас испытывает дефицит достоверной информации. Если в предыдущие три года стремительное развитие наблюдалось в секторе программного обеспечения, то выход квантовых аппаратов на прикладной уровень способен ускорить открытия и в сфере физических явлений.

Для наблюдения за динамикой технологий удобным маркером служит число девяток в показателях точности производимых операций. Каждая последующая девятка сокращает требуемое число кубитов для создания полезного квантового устройства и сокращает дистанцию до выхода вычислений за рамки лабораторий. До достижения этой цели еще далеко, однако результат Google наглядно свидетельствует о продвижении в верном направлении.