«Китайцы все время где-то рядом»
Очередную волну квантовой гонки не остановила даже пандемия: напротив, сегодня ученые задумываются о том, как квантовый компьютер может помочь побороть коронавирус. Как изменится наша жизнь в квантовую эру, что мешает в нее прорваться и какие специалисты востребованы в этой сверхперспективной области знаний — об этом «Огонек» поговорил с ведущим ученым в области квантовых технологий, научным сотрудником компании Google профессором Львом Иоффе.
— Лев Борисович, недавно президент США заявил, что увеличит в этом году расходы на квантовую информатику до 237 млн долларов, то есть на 20 процентов. Почему это важно сейчас, посреди пандемии?
— Это прежде всего вопрос престижа как для государства, так и для компаний. В США считается, что если хайтек-компания не вкладывается в квантовые вычисления, то она поставила на себе крест и не может рассматриваться как серьезный игрок на рынке. Вот крупные компании и стремятся хоть в каком-то виде демонстрировать свой интерес в этой области.
К тому же всех волнует тема криптографии: квантовый компьютер может уничтожить всю современную банковскую систему. С его помощью можно раскодировать шифры, которыми мы пользуемся, когда платим своей кредитной картой. Под ударом мгновенно окажется вся цифровая экономика. Квантовый компьютер сделает абсолютно бессмысленной защиту современной связи, потому что она основана на криптографии, разработанной 50 лет назад. Поэтому много разных сил в обществе, которые очень обеспокоены этой перспективой. Не знаю, как в России, а за рубежом часто можно услышать такую позицию: лучше уж доказать, что квантовый компьютер невозможен, и прекратить разработки в этом направлении. Так было бы намного спокойнее. Другое дело, что если уж он возможен, то каждому хотелось бы оказаться первым — и государствам, и научным группам внутри стран.
Еще к вопросу о популярности квантовых технологий: для запуска полноценной лаборатории по производству квантовых кубитов (аналог бита — единицы информации в классическом компьютере.— «О») нужно разрабатывать мощную инфраструктуру, в том числе использовать особые кабели, которые выпускает одна-единственная компания в Японии. Так вот, купить их сегодня уже не просто — квантовый компьютер настолько модная тема, что спрос сильно превышает предложение.
— Насколько серьезно в квантовой гонке участвует Китай? Ведь именно китайцы первые в мире запустили спутник с квантовой связью. Почему, кстати, никто не повторил этот успех?
— Помните анекдот про неуловимого Джо? Он был неуловим, потому что был никому не нужен. Квантовую связь в том виде, как ее осуществили китайцы, никто повторять не будет, потому что это очень неэффективно. При существующих технологиях информацию по квантовой связи можно передать только на то расстояние, которое может пробежать один фотон без поглощения. Сегодня в самых лучших кабелях это порядка 100 км. Поэтому каждые 70 км китайцам пришлось ставить защищенный от взлома узел, где информация расшифровывается и передается дальше. Спутник передает все через атмосферу, что дело не улучшает.
— Тем не менее китайцев все считают конкурентами. Я читала статьи, в которых ученые из IT-компаний рассказывают, как отключают телефоны в офисе, опасаясь утечки идей в Китай…
— Страх, что китайцы украдут какието научные достижения, есть в каждой крупной лаборатории. И это понятно: Китай пытается повторить у себя все, что делается в квантовых вычислениях по миру. Джон Мартинес, будучи главой лаборатории «Квантовый искусственный интеллект» Google (покинул свой пост месяц назад.— «О»), очень переживал, что китайцы что-нибудь уведут из-под носа, потому что они действительно все время где-то рядом. При этом речь не о правительстве КНР, это делают отдельные люди. Насколько я понимаю, в общей культуре Поднебесной такое поведение поощряется: если ты что-то украл для своих, то потом на этом есть шанс сделать очень хорошую карьеру у себя в стране.
— Вы тоже выключаете телефон, когда где-то с коллегами обсуждаете новые идеи?
— Нет, но при этом я прекрасно знаю, что можно говорить вслух, а что нет, особенно в университетской среде. Там иногда лучше лишний раз промолчать, если вы не хотите, чтобы ваши результаты кто-то опубликовал раньше, потому что у него в данный момент больше денег и он может провести эксперимент быстрее.
Превосходство, и не только
— В октябре прошлого года Google заявил о достижении «квантового превосходства». Что это означает и что изменилось к сегодняшнему дню?
— Считается, что квантовый компьютер смог сделать то, что невозможно сделать на классическом компьютере. Но надо понимать, что слово «невозможно» — это упрощение. Во-первых, достаточно большой классический компьютер решит любую задачу. IBM, обидевшись на Google, даже выпустил статью о том, что, используя другой алгоритм вычислений и громадную, но не эффективную память, эту задачу можно решить на имеющемся компьютере не за годы (как утверждал Google), а за неделю. Возникает правда вопрос: а почему не продемонстрировали? Ответ в том, что на самом деле для такого вычисления пришлось бы построить целую электростанцию, чтобы она запитала память компьютера.
Во-вторых, что более важно, никто не доказал, что известный на сегодня алгоритм оптимальный. Более того, наверняка это не так. Недавно группа математиков из АлиБабы опубликовала статью, где утверждалось, что они улучшили классический алгоритм и могут вычислить то же, что и Google, на этот раз за несколько часов. Так что если математики очень напрягутся, то, наверно, вычислят за те же минуты то, что и гугловский компьютер. Однако к этому времени Google тоже продвинется вперед, и вычисление опять займет годы. Мне кажется, заниматься этими «тараканьими бегами» большого смысла нет. Надо пытаться решить какую-нибудь задачу, интересную хотя бы небольшому числу людей на Земле.
— Так что же он вычислил? Какое-то сложное уравнение?
— Нет, это не уравнение. По сути, это довольно простое действие, наподобие генерации случайных чисел, правда, с помощью сложного алгоритма. Подобные действия не решают никакой осмысленной задачи, тем не менее это принципиальный шаг в демонстрации того, что квантовый компьютер — дело не такого далекого будущего.
— И как он сегодня выглядит? Отличается от привычных микросхем?
— Микросхема там на данный момент одна. На ней расположено полсотни кубитов на расстоянии нескольких сот микрон друг от друга, при этом размер минимальных деталей каждого кубита несколько десятков нанометров — сотня атомов. То есть в каком-то смысле это похоже на микросхему, которую 40 лет назад производили для обычных вычислений, но минимальный размер деталей здесь сильно меньше.