Виглядає як золота люстра і містить найхолодніше місце у всесвіті.
Те, що я бачу, не лише найпотужніший комп’ютер у світі, але й технології, які мають вирішальне значення для фінансової безпеки, Bitcoin, секретів урядів, світової економіки та не тільки.
Квантові обчислення стали ключовими у боротьбі, яка визначить, які компанії та країни виграють – а які програють – у XXI столітті.
Переді мною, підвішений на метр у повітрі в Google в Санта-Барбарі, Каліфорнія, знаходиться Willow. Якщо чесно, це було не те, на що я очікував.
Тут немає екранів чи клавіатур, не кажучи вже про голографічні шоломи чи чіпи для зчитування мозкових хвиль.
Willow – це серія круглих дисків, розміром з бочку для нафти, з’єднаних сотнями чорних контрольних проводів, що спускаються у бронзовий холодильник, заповнений рідким гелієм, який підтримує квантовий мікрочіп тисячну частину градуса вище абсолютного нуля.
Цей металевий та провідниковий “медузоподібний” пристрій переді мною виглядає, і відчувається, досить старомодно, але якщо потенціал квантової технології буде реалізовано, то ця конструкція змінить світ у багатьох відношеннях.
«Ласкаво просимо до нашої лабораторії квантового штучного інтелекту», – сказав Хартмут Невен, квантовий керівник Google, коли ми пройшли через високосекретні двері.
Невен – легендарна особа, частково технологічний геній, частково захоплений техно-музикою ентузіаст, який, здається, прибув сюди прямо з музичного фестивалю Burning Man. Його місія – перетворити теоретичну фізику на функціональні квантові комп’ютери «для вирішення інакше нездійсненних проблем», і він зізнається, що має упереджене ставлення, але стверджує, що ці «люстри» є найкращими у світі.
Більшість наших розмов стосується того, що ми не можемо знімати у цій забороненій лабораторії. Ця критично важлива технологія підлягає експортному контролю, секретності та стоїть в серці гонки за комерційне і економічне панування. Найменша перевага, від форми нових компонентів до компаній у глобальних ланцюгах постачання, стає джерелом потенційного впливу.
У цій святині високих технологій панує особлива каліфорнійська атмосфера, відчувається це в мистецтві та кольорах. Кожен квантовий комп’ютер отримує ім’я, таке як Якусим або Мендосіно, кожен з них обгорнутий у твір сучасного мистецтва, а стіни прикрашені різнохарактерними графіті, які освітлюються яскравим зимовим сонцем.
Невен піднімає Willow, останній квантовий чіп Google, який вже досягнув двох важливих етапів. Він заявив, що «раз і назавжди» вирішила питання про можливість квантових комп’ютерів виконувати завдання, які не під силу класичним комп’ютерам.
Willow також вирішив еталонну задачу за лічені хвилини, що потребувало б від найкращого комп’ютера у світі 10 септильйонів років – це більше трильйона трильйонів, або один з 25 нулями на кінці, більше, ніж вік всесвіту.
Цей теоретичний результат нещодавно був застосований до алгоритму Квантових Відлунь, невозможного для звичайних комп’ютерів, який допомагає вивчати структуру молекул, використовуючи ту ж технологію, що і в МРТ-апаратах.
Невен перераховує, як він вважає, що цей квантовий чіп Willow буде використано «для вирішення багатьох проблем, з якими людство стикається зараз».
«Це дозволить нам більш ефективно виявляти ліки», – каже він. «Це допоможе нам зробити виробництво їжі ефективнішим, допоможе виробляти енергію, транспортувати енергію, зберігати енергію… вирішити зміни клімату та голод людей».
«Це дозволяє нам краще розуміти природу, а потім розблоковувати її секрети для створення технологій, які зроблять життя приємнішим для всіх», – розповідає він мені.
Деякі дослідники вважають, що справжній штучний інтелект стане справжнім за умов квантових обчислень.
Члени команди тут нещодавно отримали Нобелівську премію за оригінальні дослідження у «суперпровідних кубітах», які використовуються тут.
Чіп Willow має 105 кубітів. Квантовий проект Microsoft має 8 кубітів, але використовує інший підхід. Гонка у світі полягає в досягненні 1 мільйона кубітів для «машини в комерційному масштабі», яка зможе здійснювати квантову хімію, проектування ліків без помилок. Технологія є крихкою.
Те, що відбувається тут, уважно спостерігається у всьому світі. Професор Сір Пітер Найт, голова Консультаційної ради національних квантових технологічних програм, каже, що Willow прокладає новий шлях.
«Всі машини все ще на етапі іграшкових моделей, вони роблять помилки. Їм потрібна корекція помилок. Willow був першим, хто продемонстрував, що можна здійснювати корекцію помилок, через повторні кола відновлення, які покращують», – говорить він.
Це ставить технологію на шлях масштабування до точного виконання трильйона операцій, можливо, протягом семи чи восьми років, а не двох десятиліть, як раніше вважали.
Якщо перший квартал цього століття визначався зростанням інтернету, а потім штучного інтелекту, наступні 25 років, безсумнівно, стануть початком ери квантових комп’ютерів.
Уявіть собі, що намагаєтеся знайти тенісний м’яч у тисячі закритих ящиків. Класичний комп’ютер відкриває кожен по черзі. Квантовий комп’ютер відкриває всі одночасно. Або, замість того, щоб мати сотні ключів для відкриття сотні дверей в нормальних обчисленнях, квантовий дозволяє вам відкрити всі сто, одним ключем, миттєво.
Ці машини не будуть доступні усім. Вони не зменшаться до телефонів або AI-окулярів чи ноутбуків. Але суть у тому, що потужність цих комп’ютерів зростає експоненціально, і всі починають брати участь у запуску цих технологій.
Я запитую Дженсена Хуана, голову Nvidia, чи це ставить під загрозу його модель постачання спеціалізованих чіпів для AI. «Ні, квантовий процесор буде доданий до комп’ютера в майбутньому», – відповідає він.
Один з лідерів у цій галузі в Великій Британії вказує на те, що у світі квантових технологій на кону знаходиться можливість розшифровки майже всього – від державних секретів до Bitcoin.
Уся криптовалюта також повинна бути переперевагована через загрозу квантових обчислень, – каже Сір Пітер.
Один з провідних партнерів Nvidia минулого року сказав, що, хоча Bitcoin ще має кілька років, технології потрібно буде оновити на більш потужну блокчейн до кінця десятиліття.
У технологічній індустрії існує термін «Збирати зараз, розшифровувати пізніше», що описує, як державні агенції, як вважається, зберігають усі світові зашифровані дані вдома і за кордоном з очікуванням, що майбутні покоління зможуть отримати до них доступ.
А потім є гонка по всьому світу. Підхід Китаю дуже відрізняється від комерційної гонки в США та на Заході.
У розмірі близько 15 мільярдів доларів (£11 мільярдів) загальні ресурси, що вкладаються в квантові технології в Китаї, можливо, дорівнюють всім іншим державним програмам у світі разом узятим, – говорить Сір Пітер.
З 2022 року Китай опублікував більше наукових статей з квантових технологій, ніж інші країни, і ці зусилля очолює піонер-фізик Пан Цзяньвei. Цей аспект є ключовою частиною 14-го п’ятирічного плану Пекіна.
Китай вирішив зупинити компанії, такі як Baidu і Alibaba, від розвитку власних квантових досліджень – і зосередити людей та інфраструктуру в державній компанії. Китай намагається отримати перевагу в квантових комунікаціях і супутниках.
Минулого року Цзяньвei розробив і протестував квантовий комп’ютер Zuchongzhi 3.0, використовуючи подібну технологію, але інший підхід, ніж у Willow, стверджуючи схожі результати. Восени він був відкритий для комерційного використання. Все це нагадує проект Манхеттен часів Другої світової війни для виробництва перших ядерних озброєнь або космічну гонку XXI століття.
Велика Британія є однією з наукових сердець для квантових досліджень. Саме британський вчений провів оригінальні дослідження про superconducting qubits. Тут функціонує безліч компаній та передових наукових установ. Уряд має намір зробити значні інвестиції в цю сферу в найближчі тижні. Це має велике значення для економіки, військового використання та геополітики. Є сподівання, що Велика Британія стане третьою силою у цій сфері.
Повертаючись до лабораторії Willow, порушуються, можливо, ще більш екзистенційні питання. Минулого року Невен припустив, що безпрецедентна швидкість Willow підтримує деякі концепції існування мультивсесвіту. По суті, ця швидкість може бути пояснена тим, що Willow скористався паралельними всесвітами для своєї обчислювальної потужності. Не всі науковці поділяють цю думку.
«Все ще ведеться жвава дискусія», – говорить він мені. «Як ви дізналися під час вашого візиту до лабораторії, причина, чому квантові комп’ютери такі потужні, полягає в тому, що за один такт можна одночасно доторкнутися до 2 до 105 комбінацій. Це змушує вас замислитися, де ці різні речі?… Існує версія квантової механіки, про яку варто подумати – формулювання багатьох світів – паралельні всесвіти або паралельна реальність.
Willow не довів цього, – обережно зазначив Невен, але це «вказує на те, що ми повинні серйозно розглянути цю ідею».
Це на краю і технологічних, і економічних можливостей. Британський уряд незабаром вкладе сотні мільйонів фунтів у те, щоб наздогнати Willow і Китай. Це звучить як наукова фантастика… а швидко стає економічною реальністю.
