Для квантовых вычислений могут существовать отличные сценарии использования, но никто точно не знает, как долго придется ждать готовой к производству машины, сообщает портал ComputerWeekly.

По словам Эрена Крета, технического директора компании Signal, хотя квантовые компьютеры уже существуют, известные на сегодняшний день системы еще не имеют достаточного количества кубитов, чтобы представлять угрозу для используемой в настоящее время криптографии с открытым ключом. Тем не менее компания усиливает свои протоколы для предотвращения взлома шифрования мощными квантовыми компьютерами.

«Если в будущем будет создан достаточно мощный квантовый компьютер, его можно будет использовать для вычисления закрытого ключа из открытого, тем самым взламывая зашифрованные сообщения», — говорит Крет. Подобная угроза известна под названием «собери сейчас, расшифруй потом».

По мнению некоторых экспертов, до создания такого квантового компьютера осталось несколько лет, но возможно, что проблемы создания стабильного квантового компьютера с достаточной вычислительной мощностью могут оказаться непреодолимыми. «По крайней мере, некоторые говорят о 30 с лишним годах, а есть даже те, кто утверждают, что мы никогда не решим проблемы, необходимые для создания квантового компьютера с достаточным количеством когерентных кубитов, чтобы взломать существующие криптосистемы с открытым ключом», — отмечает Крет.

По словам Ильяса Хана, генерального директора компании Quantinuum, в ближайшем будущем будет осуществлен прорыв, связанный с запутыванием двух логических кубитов, работающих ниже порогового уровня производительности для снижения частоты ошибок. Запутывание является ключом к высокому уровню производительности, который, по прогнозам исследователей, будет достигнут в квантовых вычислительных системах. В отличие от классической двоичной вычислительной архитектуры, где вычислительная мощность линейно зависит от количества двоичных битов, запутанность обеспечивает экспоненциальный рост производительности по мере добавления новых логических кубитов.

Для многих компаний квантовые вычисления все еще остаются далекой перспективой. «Кубиты не стабильны, квантовые возможности не соответствуют требованиям. Честно говоря, у нас нет видения практического применения квантовых вычислений», — говорит Муни Винай Камисетти, вице-президент и региональный руководитель инженерного отдела Lazada, дочерней компании Alibaba.

Клеменс Утшиг-Утшиг, технический директор фармацевтической компании Boehringer Ingelheim, считает, что квантовые компьютеры необходимо доработать, прежде чем их можно будет использовать для решения сложных молекулярно-химических расчетов. Компания 2021 г. сотрудничает с Google Quantum AI, изучая и внедряя передовые сценарии использования квантовых вычислений в фармацевтических исследованиях, ориентированных на моделирование молекулярной динамики. По его словам, исследование показало наличие более 1400 логически исправленных кубитов, а для вычислений на основе важного фармацевтического фермента P450, который используется для снижения токсичности лекарств, потребуется 7,8 млрд. вентилей.

Логические кубиты — это группы физических кубитов, которые работают вместе для выполнения вычислений. Для каждого физического кубита, используемого в вычислениях, другие вспомогательные кубиты выполняют ряд задач, таких как обнаружение и исправление ошибок по мере их возникновения. По оценкам, для одного логического кубита требуется 1000 или более физических кубитов, что означает, что перспектива использования достаточно мощного квантового компьютера для решения обозначенных Утшигом-Утшигом задач может быть еще очень далекой.

В настоящее время классические компьютеры позволяют проверить, дадут ли алгоритмы, запущенные на квантовой вычислительной системе, ожидаемые результаты. Индустрия движется в направлении достижения так называемого квантового превосходства. Это будет означать, что из-за сложности алгоритма его уже невозможно выполнить на классической машине. Время, которое потребуется классической машине для получения ответа, сделает тестирование квантовых алгоритмов на таких машинах нецелесообразным.

Однако, по мнению Камисетти, работа по достижению квантового превосходства выглядит разрозненной: «Все организации работают изолированно и кластерно, пытаясь достичь квантового превосходства самостоятельно, что замедляет прогресс».

Помимо необходимости развития аппаратных средств, есть ощущение, что квантовые вычисления потребуют людей в лабораторных халатах, которые будут присматривать за очень хрупкими элементами ИТ-инфраструктуры. У квантовых компьютеров «нет стоек с серверами. Эти устройства находятся на ранней стадии. В некоторых случаях их можно даже назвать прототипами. Поэтому они нуждаются в определенном уходе и, возможно, требуют ежедневной калибровки. К сожалению, технология сейчас недостаточно развита, чтобы строить квантовые компьютеры в дата-центре», — говорит Ричард Моулдс, генеральный менеджер Amazon Braket.

Нет оснований полагать, что индустрия достигнет квантового превосходства или сможет масштабировать логические кубиты до уровня, позволяющего решать задачи молекулярного моделирования, описанные Утшигом-Утшигом. Тем не менее, это не мешает отрасли готовиться к тому, что в будущем такая мощная обработка может стать доступной.

«Среднесрочная точка отсчета, по-видимому, находится в диапазоне от пяти до десяти лет, — говорит Крет. — Мы не можем судить о том, какие сроки наиболее вероятны, но мы видим реальный и растущий риск, который означает, что мы должны уже сегодня предпринять шаги для того, чтобы учесть будущую возможность создания достаточно большого квантового компьютера».