Квантовые компьютеры рассматриваются IT-индустрией в качестве следующего шага эволюции технологий обработки цифровой информации. Будущее этой технологии обещает инструмент, который сможет превзойти любую современную нынешнюю компьютерную систему, позволяя обрабатывать гораздо быстрее и в то же время гораздо больше информации, чем любой, даже самый мощный суперкомпьютер.

Однако в настоящий момент большая часть научного сообщества, вовлеченная в такие разработки, сосредоточена на конечном результате, который может предоставить нам квантовая система. Мы понимаем, что квантовые компьютеры будут очень эффективны в обработке информации, но с каким именно типом данных эта система будет эффективна? И что интересно, такая неопределенность порождает довольно интересные вопросы о самом потенциале такого инструмента.

В прошлом месяце самые светлые умы сферы разработок квантовых технологий и исследований собрались на очередной Международной конференции по квантовым технологиям, проходившей в Москве. Порталу Futurism тоже удалось побывать на выставке и пообщаться с некоторыми учеными о том, как их работа приближает нас к настоящим квантовым компьютерам и какое воздействие такие разработки возымеют на общество.

Один из самых интересных вопросов обсуждения был поднят Александром Львовским, руководителем научной группы квантовой оптики при Российском Квантовом Центре и профессором физики Университета Калгари (Канада). Как сообщает источник, в разговоре за ужином Львовский заявил, что квантовые компьютеры являются скорее инструментом уничтожения, а не созидания.

Так что же не так с квантовыми компьютерами, что очень видный ученый делает подобные заявления? Все в общем-то сводится к одной-единственной вещи, которая, кстати, является одним из потенциальных преимуществ, которые может нам предоставить квантовая технология — революции в современной криптографии.

С огромной силой приходит и огромная ответственность

Сегодня любая чувствительная информация, пересылаемая через Интернет, кодируется для защиты вовлеченных в эту пересылку частных сторон. Тем не менее в мире, в котором существуют хакеры, даже самое сложное шифрование рано или поздно дает слабину, и свидетелями таких примеров мы уже становились не раз. По мнению Львовского, процесс этого взлома благодаря квантовым вычислениям лишь еще сильнее упростится и станет гораздо быстрее.

Ученый отмечает, что ни один метод шифрования, существующий на сегодняшний день, не сможет устоять против вычислительной мощности квантового компьютера. Медицинские записи, финансовая информация, каждый секрет государства и военных организаций будет в таком случае лежать буквально на блюдечке с красной каемочкой перед любым желающим. Другими словами, технология обладает потенциалом создать угрозу для всего мира. И что интересно, с мнением Львовского соглашаются другие эксперты.

«В какой-то степени он прав. Если попытаться принять нынешние «квантовые компьютеры» за реальные компьютеры, то на самом-то деле многого вы не добьетесь. Однако очень скоро это может измениться», — прокомментировал Венджамин Розенфельд, профессор физики Мюнхенского университета в интервью тому же Futurism.

Чтобы окончательно разобраться, следует указать, что к настоящему моменту создано только два квантовых алгоритма. Один позволяет квантовому компьютеру проводить поиск в базе данных, другой – алгоритм Шора, раскладывает числа на простые множители и может использоваться квантовым компьютером для взлома шифрования.

Примечательно, что во время конференции соучредитель Российского Квантового Центра Михаил Лукин, глава научной группы Лаборатории квантовой оптики Гарвардского университета, объявил о том, что создал и успешно протестировал 51-кубитный квантовый компьютер и в дальнейшем собирается использовать его для запуска алгоритма Шора.

Владимир Шалаев, являющийся членом международного консультативного совета Российского Квантового Цента и профессором электрической и компьютерной инженерии Университета Пердью, использует более тонкий подход к этому вопросу, говоря о том, что квантовые вычисления – это инструмент не разрушения или создания. Это все вместе.

«Я бы с ним не согласился. Думаю, я бы сказал, что любой новый научный или технологический прорыв может привести как к хорошим, так и плохим последствиям».

В качестве примера Шалаев привел лазерную технологию.

«Лазеры изменили наши жизни. Методы нашей коммуникации проникли в медицину, используются в машиностроении. Но они также используются и для наведения ракет, чтобы уничтожать здания, технику и людей. Но мне кажется, что такова жизнь. Ничто не рождается исключительно с хорошими намерениями, всегда где-то скрывается что-то плохое. Я не думаю, что квантовые технологии – это деструктивные технологии. Они также могут быть и конструктивными».

В словах Шалаева есть доля истины. Те же ядерные технологии изначально разрабатывались в качестве деструктивных. Но после войны люди освоили мирный атом и стали применять его во многих сферах, включая энергетику, медицину, сельское хозяйство и множестве других. Квантовые компьютеры, конечно, вряд ли будут обладать физически разрушительными эффектами, как та же ядерная бомба, но их потенциал в отношении шифрования является прямым цифровым эквивалентом, что заставляет разбирать этот вопрос даже на такой весьма очевидной ранней стадии.

Что хорошего из этого получится?

Если квантовые компьютеры обладают таким опасным потенциалом, то почему все за ними гонятся? Как отмечает Лукин, потенциал применения квантовых технологий выходит далеко за рамки взлома шифрования. Возможности могут открыться по-настоящему впечатляющие и удивительные.

Например, по мнению Лукина, имеется огромный потенциал в разработке квантовых сенсорных технологий.

«Мы получим возможность изменить сферу медицинской диагностики, где некоторые задачи, требующие использования огромным лабораторий, будут проводиться с помощью устройств размером с iPhone. Только представьте, какую пользу это принесет развивающимся частям света, той же Африке. Это позволит существенно повысить эффективность, скорость и в то же время простоту проведения диагностирования и подбор необходимых лечебных методов. Я уверен, что воздействие на общество со стороны данной технологии будет огромным», — объяснил Лукин.

Кроме того, вычислительная мощь квантовых компьютеров может позволить исследователям искусственного интеллекта (ИИ) совершить новые шаги в развитии. Вполне возможно, что это позволит развить эту сферу настолько, что ИИ станет частью ответа к проблемам, которые описывает Львовский.

Лукин соглашается:

«Я убежден, что к тому моменту, как квантовые компьютеры начнут взламывать шифрование, мы сможем создать новые методы классического шифрования, новые схемы, полученные на основе квантовых вычислений, на основе квантовой криптографии».

Как и в случае лазеров и ядерного оружия, ученые, вовлеченные в создание квантовых компьютеров, не могут предсказать полную перспективу использования этой технологии. Есть очень много сфер, где такая технология могла бы найти свое применение.