до переліку статей
до переліку статей
назад
назад
December 27, 2024
Івент
Вакансія
Стаття
Willow: прорив у квантових технологіях від Google чи черговий гучний анонс?
Google представив новий процесор Willow, який має змінити правила гри у сфері квантових обчислень. Але наскільки революційним він є? Як він виглядає на фоні конкурентів та які перспективи відкриває для майбутнього технологій? Розбираємо, чому ця розробка може стати поворотним моментом в індустрії.
Що таке Willow і чому це важливо?
Уявіть, що вашому комп’ютеру треба розв'язати задачу на зразок пошуку найкоротшого маршруту між сотнями міст. Класичний комп'ютер перевіряє всі можливі варіанти один за одним, що займає багато часу. Квантовий же комп'ютер працює зовсім по-іншому. Його основа — не біти інформації, як у звичайного комп'ютера, а кубіти, які можуть перебувати у станах 0 і 1 одночасно (так званий принцип суперпозиції). Це дозволяє квантовим комп'ютерам обробляти колосальну кількість комбінацій одночасно, розв'язуючи складні задачі швидше.
Чому це важливо? Бо квантові комп'ютери обіцяють революцію у сфері медицини, криптографії, логістики та навіть створенні нових матеріалів. Але, як і всі нові технології, вони мають свої обмеження і Willow став наступним кроком у галузі.
Willow — новий процесор від Google, спеціально створений для квантових обчислень. Його презентували як наступника Sycamore — попереднього квантового чіпа, який у 2019 році продемонстрував здатність виконувати задачі, з якими звичайний суперкомп’ютер впорався б за тисячі років.
Sycamore став сенсацією, але мав свої проблеми: шум у кубітах та обмеження кількості обчислень. Willow, за словами Google, долає ці недоліки.
Чому Willow привертає увагу?
1. Інженерний прорив: Willow має покращену архітектуру, яка значно знижує рівень шуму. Це робить його обчислення стабільнішими та наближає квантові комп’ютери до комерційного використання.
2. Масштабування: у новій версії процесора збільшили кількість кубітів, що дозволяє вирішувати ще складніші задачі.
3. Амбіції Google: компанія не лише працює над квантовими технологіями, а й планує інтегрувати їх у реальні сфери — від фінансових розрахунків до моделювання клімату.
Квантові комп'ютери поки що далекі від досконалості, але Google зі своїм Willow демонструє прогрес. І хоча науковці обережно пояснюють пересічним користувачам, що це далеко не технологічний прорив, однак розробка компанії демонструє тренд. Наразі у квантові технології вже вклали 42 мільярди доларів — це приблизно третина суми, інвестованої у штучний інтелект у 2022 році. За прогнозами Hyperion Research, ринок квантових комп’ютерів зросте з 320 мільйонів доларів у 2020 році до 830 мільйонів доларів до 2024 року.
Квантові перегони: чому всі змагаються за першість?
IBM, Microsoft і Intel є ключовими суперниками у квантових перегонах. IBM активно розробляє квантові процесори, такі як Eagle й Osprey. Eagle, наприклад, має 127 кубітів, а представлений у 2023 році IBM Condor аж 1121 кубіт.
Microsoft зосереджується на квантових рішеннях через свою платформу Azure Quantum, інтегруючи інструменти для досліджень та симуляцій. Intel, своєю чергою, працює над квантовими чипами, такими як Horse Ridge, які акцентуються на мініатюризації та зниженні температурних вимог.
Willow, за заявами Google, має не тільки більшу кількість кубітів, але й вдосконалену архітектуру для стабілізації квантових станів. Крім того, нова система краще справляється з квантовою корекцією помилок, що робить її практичнішою для майбутнього масштабування. Google сфокусувався на інтеграції алгоритмів корекції помилок без втрати продуктивності. Це дозволяє їм обробляти складні задачі з меншою похибкою, ніж їхні конкуренти. Саме це є ключовим фактором, який привертає увагу аналітиків і науковців.
Очікується, що в найближчі роки ринок квантових обчислень значно зросте. За даними MarketsandMarkets, розмір ринку квантових обчислень у 2023 році оцінюється в 866 мільйонів доларів США, а до 2028 року, як очікується, становитиме 4375 мільйонів доларів США. Ці прогнози вказують на перспективну інвестиційну тему і підкреслюють важливість технології.
Учасниками квантових перегонів є не тільки компанії, а й уряди країн. Нові комп’ютери можуть змінити геополітичний баланс, створюючи не лише технологічні можливості, а й нові виклики для безпеки людства:
1. Злам криптографії. Сучасні методи шифрування, як-от RSA чи ECC, тримаються на складності розкладання великих чисел на прості множники чи обчислення дискретного логарифма. Квантовий алгоритм Шора може впоратися з цим у рази швидше, відкриваючи доступ до секретних даних, банківських операцій чи навіть державної інформації.
2. Загроза національній безпеці. Квантові комп’ютери здатні зламати шифри, якими захищені військові комунікації, інфраструктурні системи та навіть дані розвідки.
3. Фінансова нестабільність. Банки, біржі та фінансові установи ризикують втратити захист, адже більшість транзакцій у світі використовують саме криптографічні методи, які зламати квантовий комп’ютер зможе миттєво.
Щоб захиститися від негативного впливу нової технології, уряди стимулюють розробки, щоб досягти домінування у цій сфері. Наприклад влада США інвестує мільярди доларів у квантові дослідження через програми, як-от National Quantum Initiative. У Європі діє схожа ж програма Quantum Flagship, яка виділяє значні кошти на створення квантових обчислювальних машин і розробку нових методів шифрування. У США активно створюються нові алгоритми, які витримують атаки квантових комп’ютерів. В NIST (Національний інститут стандартів та технологій США) у серпні 2024 року були представлені три федеральні стандарти обробки інформації (FIPS) для постквантової криптографії.
Китай також вкладає величезні ресурси у квантові комунікації, яскравим прикладом є мережа захищеного квантового зв’язку між Пекіном та Шанхаєм протяжністю 712 км. На її прокладання пішло три роки, вона налічує 11 проміжних станцій.
Варто розуміти, що змагання за перевагу у квантових технологіях стає вирішальним етапом у формуванні майбутнього технологій, безпеки та економіки. Той, хто першим опанує квантові обчислення, отримає ключ до глобального домінування у цифрову еру.
Що очікувати від квантових технологій і наскільки Willow наблизив нас до майбутнього?
Квантові комп’ютери відкривають двері до можливостей, про які раніше можна було лише фантазувати:
1. Розшифрування геному і персоналізована медицина. Очікується, що квантові системи дозволять аналізувати генетичні дані за лічені години. Це допоможе створювати персоналізовані підходи до лікування, підбирати ліки для боротьби з генетичними хворобами.
2. Розробка нових матеріалів і хімічних сполук. Моделювання молекул — складний процес, який традиційним комп’ютерам часто не під силу. Квантові процесори допомагають передбачати поведінку атомів і електронів у нових матеріалах, що може призвести до створення надпровідників, революційних батарей чи екологічних видів пального.
3. Криптографія нового рівня. Квантові комп’ютери змусять створити нові системи криптографії, які будуть безпечними у новій епосі.
4. Оптимізація глобальних процесів. Логістика, фінанси, транспорт — всі ці сфери зіштовхуються із завданням пошуку оптимальних шляхів чи стратегій. Квантові алгоритми дозволять обчислювати найбільш ефективні рішення для доставки товарів, управління мережами енергопостачання чи фінансового моделювання.
5. Моделювання клімату та боротьба зі змінами клімату. Глобальне потепління — одна з найгостріших проблем людства. Квантові комп’ютери можуть створювати моделі кліматичних змін, які раніше були надто складними. Це дозволить прогнозувати екстремальні погодні явища та розробляти ефективні стратегії боротьби зі змінами клімату.
6. Прорив у штучному інтелекті. Штучний інтелект — ще одна сфера, яка отримує величезну вигоду від квантових обчислень. Навчання моделей, яке займає тижні, можна скоротити до кількох годин. Це дозволить створювати ще потужніші й адаптивніші системи AI.
Чи робить Willow квантові обчислення ближчими до реального застосування? Потенціал квантових обчислень залежить від трьох факторів: кількості стабільних кубітів, ефективності корекції помилок та можливості масштабування.
Willow вдосконалює всі ці аспекти, але залишається залежним від наднизьких температур та складного обладнання, що обмежує його впровадження в повсякденне життя на даному етапі.
Створення та обслуговування квантових комп’ютерів залишається неймовірно дорогим.
Квантові комп’ютери вимагають суворих умов для роботи. Вони функціонують при температурі, близькій до абсолютного нуля (-273°C), щоб зберігати квантові стани. Системи охолодження займають більше місця, ніж сам комп’ютер, а найменші вібрації чи електромагнітні перешкоди можуть порушити обчислення.
Це схоже на перші лампові комп’ютери, які були величезними, дорогими та вимагали спеціалізованих умов. До часу, коли квантові обчислення стануть компактними й доступними для побуту, ще далеко, але це лише питання технологічного прогресу.
Також інфраструктура для квантових алгоритмів ще недостатньо розвинута. Більшість сучасних задач все ще легше розв’язати класичними суперкомп’ютерами.
Willow — це крок вперед, але квантове майбутнє залишається перспективою наступних десятиліть. Технологія вже зараз надихає науковців і розробників по всьому світу, закладаючи фундамент для нового технологічного прориву.
Текст: Ірина Жданюк
No items found.
Чекаємо вас на заході!
Чекаємо вас на заході!
Oops! Something went wrong while submitting the form.
