IBM Research сообщило о запуске публичного бесплатного облачного сервиса IBM Quantum Experience, с помощью которого можно на практике познакомиться с возможностями созданного компанией 5-кубитового квантового компьютера. С квантовыми вычислениями, доступными до сих пор только для внутреннего использования узким кругом специалистов, впервые сможет на собственном опыте познакомиться широкий круг исследователей. В анонсе IBM подчеркивается, что запуск подобного облачного сервиса, работа с которым выполняется с ПК или мобильного устройства, подразумевает выход квантовых вычислений за пределы лабораторных исследований отдельных компаний и создание в ближайшем будущем сообщества, которое будет развивать квантовые технологии в сторону их практического применения. Правда пока работать с квантовым компьютером смогут не абсолютно все желающие: для получения доступа нужно подать заявку и получить «добро» от IBM. Сама компания пока не может оценить возможное число запросов, и одной из задач сервиса является оценка общественного интереса к данной проблематике.

Считается, что идея квантовых вычислений была впервые сформулирована советские ученым-математиком Юрием Маниным (с 1992 г. работает в США) в 1980 г., хотя примерно в это же время теоретические исследования в этой области велись и рядом американских ученых. В отличие от традиционной вычислительной техники, основанной на детерминированной двоичной логике, квантовый компьютер использует явления квантовой суперпозиции и квантовой неопределенности для передачи и обработки данных. Единицей информации в нем является кубит (квантовый бит), состояние которого описывается в общем случае вероятностной суперпозицией значений 0 и 1. В несколько упрощенном виде можно сказать, что квантовые вычисления используют в своей основе математическую теорию функции комплексной переменной и квантовую теорию перехода состояний. На практике главный эффект квантовой архитектуры заключается в резком росте распараллеливания вычислительных операций.

Главная специфика квантовых вычислений заключается в их вероятностном характере, но с ростом разрядности компьютера эта вероятность быстро приближается к единице. К тому же вероятностная модель вычислений изначально отлично подходит для решения современных аналитических задач больших данных. Высокий эффект с обеспечением надежности результатов уже доказан и в области криптографии. Так, создав в 2015 г. 4-кубитовый квантовый компьютер, IBM заявила о решении проблемы выявления внутренних ошибок вычислений.

По мнению специалистов, несмотря на существенный прогресс в области квантовых вычисления, тема в целом находится еще на ранней стадии исследований. Полноценный квантовый компьютер является пока гипотетическим устройством, создание устройства, аналогичного по своим возможностям даже обычному ПК, связано с дальнейшим развитием как квантовой теории, так и физических технологий. Исследования в этой области ведут научно-исследовательские организации мира, а также ряд ведущих ИТ-компаний (IBM, Google, Microsoft). Для создания таких компьютеров сегодня используются несколько технологических подходов, основанных на различных квантовых физических процессах, качественно отличающихся от традиционные методов передачи информации с помощью электрического напряжения.

На сегодняшний день, наверное, ближе всех к серийному производству квантовых вычислителей приблизилась канадская компания D-Wave Systems. Еще в 2011-12 гг. она сообщала о создании 128- и 512-кубитовых устройств, которые приобрели авиационно-космическая компания «Локхид-Мартин» и Национальная ядерная лаборатория Лос-Аламоса. В 2015 г. компания заявила о создании 1024-кубитового устройства для Quantum Artificial Intelligence Lab (лаборатория по изучению квантового искусственного интеллекта, совместный проект NASA и Google). Однако используемые в компьютерах D-Wave физические принципы (квантовая релаксация) позволяют решать лишь весьма узкий подкласс оптимизационных задач. По мнению экспертов, пока эти модели даже уступают по производительности обычным компьютерам.

IBM в своей разработке использует принципы сверхпроводимости, которые позволяют сделать более универсальный вычислитель и получить более высокую производительность при меньшем числе кубитов. Представители компании высказывают надежду, что в ближайшие десять лет удастся создать машину, имеющую 50-100 кубитов, что позволит превзойти возможности современных суперкомпьютеров при решении ряда вычислительных задач. Однако создание настоящего универсального квантового компьютера требует использования миллионов кубитов, реализация такого проекта — это работа на несколько десятилетий.