Компьютеры нового поколения не такие
Обновлено: 05.07.2024
К омпьютерные технологии неустанно развиваются. Обычные смартфоны теперь способны выполнять задачи, на решение которых в прошлом требовалась мощность огромных вычислительных машин. Впрочем, человечество стоит на пороге куда более масштабного технологического скачка. Он произойдет с появлением полноценного квантового компьютера. Всего за несколько минут он сможет решить задачу, на которую даже у самых мощных суперкомпьютеров уйдут десятилетия и даже столетия вычислений. Пока существуют только прототипы квантовых компьютеров, однако технологии с каждым годом совершенствуются. «Лента.ру» и Homo Science рассказывают, что такое квантовые технологии и каким образом они могут изменить мир.
Одним из первых о создании квантового компьютера заговорил американский физик Ричард Фейнман в 1982 году. По мысли ученого, такие машины способны моделировать сложные квантовые системы, например, атомы, что не по силам обычному, классическому компьютеру, которому для этого требуется колоссальный объем вычислительных ресурсов. Стало ясно, что квантовые компьютеры — хотя на тот момент не существовало даже их прототипов — способны на то, на что не способны даже мощнейшие суперкомпьютеры.
В 1996 году американский математик Лов Гровер предложил квантовый алгоритм решения задачи перебора, который теоретически способен ускорить поиск внутри гигантских баз неупорядоченных данных. Этот алгоритм был реализован в 1998 году с помощью компьютера, состоящего из двух кубитов на базе ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — того же самого явления, что стало основой для магнитно-резонансных томографов. Годом позже было показано, что ЯМР-компьютеры не имеют никакого преимущества перед обычными компьютерами, поскольку в них не реализуется особый феномен, называемый квантовой запутанностью.
Пока одни ученые искали алгоритмы, которые можно реализовать на квантовом компьютере, другие занимались физической реализацией квантовых вычислений. В 1995 году физики Сирак и Цоллер предложили ионную ловушку для создания кубитов, а в 1999 году японский физик Ясунобу Накамура продемонстрировал рабочий кубит на основе сверхпроводников.
Технологии стремительно развивались, и в 2009 году была опубликована работа, в которой исследователи использовали два запутанных фотона для вычисления энергии молекулы водорода, что слишком сложно для классических компьютеров. Это была первая демонстрация того, что квантовые вычисления способны привести к полезному результату.
Спустя десять лет, в 2019 году, Google объявила о достижении квантового превосходства: всего за 200 секунд их компьютер выполнил серию вычислений, на которую у суперкомпьютера ушло бы десять тысяч лет. А всего через год о достижении квантового превосходства сообщили китайские ученые: их компьютер на запутанных фотонах Jiuzhang за 200 секунд решил задачу, которая потребовала бы у самого мощного суперкомпьютера до 2,5 миллиардов лет вычислений.
Сейчас уже ведется работа по подготовке человеческого общества к появлению полноценных квантовых компьютеров: разрабатываются новые стандарты, создаются дорожные карты, стратегии выхода на рынок и сфера применения квантовых вычислений.
В России дорожная карта развития квантовых вычислений разработана совместными усилиями Росатома и Российского квантового центра.
На создание квантовых компьютеров и облачной платформы для доступа к ним планируется потратить 23,6 миллиарда рублей.
Квантовое превосходство — это свойство квантовых компьютеров решать задачи, которые не способны решить классические компьютеры за обозримый период времени. Сейчас ученые рассматривают это достижение больше как доказательство принципа, чем то, что может повлиять на будущую коммерческую жизнеспособность таких вычислений.
В России под эгидой Росатома создана Национальная квантовая лаборатория, куда вступили различные научные организации, включая Фонд «Сколково», Российский квантовый центр и профильные научные институты. Целью лаборатории является создание квантовых процессоров на базе сверхпроводников, холодных атомов, фотонов и ионов. К 2024 году планируется построить квантовые компьютеры, состоящие из 30-100 кубитов, в зависимости от используемой технологии.
Квантовое превосходство может быть временным и не исключает появления более эффективных алгоритмов, ускоряющих вычисления классическими компьютерами, поэтому любое заявление о достижении квантового превосходства вызывает скепсис у специалистов и подвергается тщательной проверке. Когда Google опубликовала результаты вычислений квантового процессора Sycamore, IBM заявила, что ее суперкомпьютер способен решить ту же задачу более точно и почти с той же скоростью — за два с половиной дня.
Страны вкладывают огромные суммы в развитие квантовой отрасли. Китай создал новый центр квантовых исследований (National Laboratory for Quantum Information Sciences) стоимостью 10 миллиардов долларов; Евросоюз разработал генеральный план развития квантовых технологий и планирует потратить на это около миллиарда евро; США, в соответствии с законом о национальной квантовой инициативе, выделили 1,2 миллиарда долларов на развитие проектов в этой области за пятилетний период. Однако для достижения полезной вычислительной производимости, вероятно, понадобятся машины, состоящие из сотен тысяч кубитов.
Классические компьютеры выполняют логические операции, используя биты — единицы информации, принимающие значение либо «0», либо «1». В квантовых вычислениях для этого используются кубиты, представляющие собой квантовое состояние объекта, например, фотона. До момента измерения квантовое состояние является неопределенным, то есть оно находится в суперпозиции двух возможных состояний — «0» или «1». Суперпозиция одного объекта может быть связана с суперпозициями других объектов, то есть можно сконструировать между ними логические отношения, подобные тем, что существуют на основе транзисторов в классических компьютерах. Однако квантовые системы трудно поддерживать в состоянии суперпозиции достаточно долго, поскольку квантовое состояние нарушается (система декогерирует) в результате взаимодействия с окружающей средой.
Чтобы добиться квантового превосходства, необходимо использовать явление, называемое квантовой запутанностью. Оно возникает в случае, когда две системы настолько сильно связаны, что получение информации об одной системе немедленно даст информацию о другой — вне зависимости от расстояния между этими системами.
Хартмут Невен, директор Google Quantum AI Labs предложил новое правило, которое предсказывает прогресс квантовых компьютеров в ближайшие 50 лет. Оно гласит, что мощность квантовых вычислений испытывает двукратный экспоненциальный рост по сравнению с обычными вычислениями. Если бы этому принципу подчинялись классические компьютеры, то ноутбуки и смартфоны появились бы в мире уже к 1975 году. Невен обосновывал свое правило тем, что ученые создают все более совершенные квантовые процессоры с большим количеством запутанных кубитов, и при этом процессоры сами по себе экспоненциально быстрее традиционных компьютеров.
Закон Невена, или, как его еще называют, закон Мура 2.0, прогнозирует, что по мере совершенствования квантовых микросхем вычисления будут становиться все быстрее и смогут решать проблемы, которые не под силу даже самым мощным суперкомпьютерам на планете. Это лишь вопрос количества доступных кубитов и снижения частоты ошибок, которые представляют основную проблему современных квантовых информационных систем. Если закон Невена себя оправдает, то в ближайшем будущем квантовые компьютеры покинут пределы университетских и исследовательских лабораторий и станут доступны для коммерческих и других приложений.
Все больше крупных компаний разрабатывают квантовые компьютеры, обеспечивая доступ к ним через облачные технологии. Заказчиками могут быть университеты, исследовательские институты, а также различные организации, которые заинтересованы в том, чтобы протестировать возможные сценарии использования таких вычислений. Рынок пока невелик: по оценкам Hyperion Research , в 2020 году он составил 320 миллионов долларов, однако его ежегодный рост составляет почти 25 процентов.
Специалисты Boston Consulting Group предсказывают, что к 2040 году рынок вырастет до 850 миллиардов долларов. Этот прогноз основан на уверенности, что уже в ближайшие годы мир получит оборудование, подходящее для решения коммерческих и общественных задач. Даже отсутствие готовых прототипов не мешает инвестициям в начинающие стартапы. Например, PsiQuantum привлек 665 миллионов долларов на создание квантовых компьютеров на базе запутанных фотонов.
В настоящее время усилия ученых сосредоточены на двух направлениях: создании универсальных квантовых компьютеров для широкого круга задач и специализированных квантовых вычислителях. Как правило, коммерчески доступные системы имеют небольшое количество кубитов, однако в них используются принципы квантовой механики, ускоряющие вычисления. Одним из главных игроков на этом рынке является компания D-Wave Systems, чьи устройства уже включают в себя пять тысяч кубитов. В 2020 году D-Wave начала предлагать коммерческий доступ через облако к специализированным квантовым компьютерам Advantage с пятью тысячами кубитов, которые пока пригодны для решения сложных оптимизационных задач.
IBM представила коммерчески доступный IBM Quantum System One, пригодный для решения более широкого круга задач, в том числе моделирования материалов для систем хранения энергии, оптимизации портфелей финансовых активов и улучшения параметров стабильности в инфраструктуре энергоснабжения. Исследователи также стремятся использовать квантовый компьютер для того, чтобы раздвинуть границы глубокого обучения. Пока ведутся исследования, связанные с проверкой концепции, то есть демонстрации осуществимости квантовых вычислений в интересующих специалистов областях.
Одна из наиболее перспективных областей, на которую могут повлиять квантовые вычисления, — разработка систем искусственного интеллекта (ИИ). ИИ имеет дело с огромными объемами данных, а неточности в обучении нейронных сетей приводят к значительным погрешностям. Квантовые компьютеры могут улучшить алгоритмы обучения и интерпретации. Предприниматель в области ИИ Гэри Фаулер считает, что большую роль играет способность квантовых компьютеров выходить за рамки привычного двоичного кодирования. Это влияет как на объем анализируемой информации, так и на обработку естественного языка.
ИИ на базе квантового компьютера будет способен глубоко понимать и анализировать текст и речь. Это касается и распознавания образов, то есть искусственный интеллект может научиться видеть предметы и понимать, что находится перед ним, с той же точностью, что человек, и даже лучше. Улучшенное распознавание образов позволит медицинским работникам быстрее диагностировать и лечить заболевания по снимкам МРТ.
Некоторые специалисты считают, что сильный ИИ невозможен без квантовых компьютеров. Современные суперкомпьютеры не обладают мощностью для моделирования человеческого мозга с химическими взаимодействиями между отдельными частями нервных клеток. Даже с учетом закона Мура такие компьютеры не появятся и через миллион лет, однако полноценный квантовый компьютер поможет решить эту проблему.
Считается, что постквантовая криптография, которая неподвластна квантовым компьютерам, остается неуязвимой даже для самых мощных систем. Специалисты уже работают над решением этой задачи, и NIST (Национальный институт стандартов и технологий, США) разрабатывает новые стандарты защиты информации, которые будут опубликованы в 2022 году. В то же время подобная криптография требует огромных ресурсов, поэтому квантовые компьютеры могут помочь защитить то, что они же делают уязвимым. Однако уже сейчас существуют прототипы защитных протоколов будущего, доступные для тестирования. Полный переход к ним может затянуться на 15-20 лет.
Квантовые компьютеры способны привести к резкому прорыву в открытии и разработке новых лекарств, давая ученым и врачам возможность решать задачи, которые невозможно решить сейчас. Специалисты швейцарской фармацевтической компании Roche надеются, что квантовое моделирование ускорит разработку вакцин для защиты от инфекций, подобных COVID-19, лекарств от гриппа, рака и даже болезни Альцгеймера. Квантовое моделирование может заменить лабораторные эксперименты, чем снизит стоимость исследований и сведет к минимуму потребности в тестировании препаратов с участием животных и людей.
Квантовые компьютеры потенциально могут ускорить создание новых катализаторов для утилизации СО2 из воздуха или отработанных газов, которые не только сократят выбросы, но и позволят получать ценные нефтехимические продукты.
С помощью «квантового отжига» можно рассчитать траекторию движения каждой частицы воздушного потока над новым типом крыла, что может привести к изобретению новых технологий в аэродинамике. Подобный принцип можно использовать для решения задач оптимизации трафика в городе или потока данных в сети.
Чтобы помочь определиться с выбором подходящего компьютера, мы составили рейтинг лучших моделей 2021 года по мнению покупателей. Он разделен на категории в зависимости от назначения. Чтобы сделать правильный выбор, для начала следует разобраться для чего нужен компьютер – для игр, домашнего использования или решения рабочих задач.
Содержание
В рейтинг попали 20 моделей, которые получили хорошие отзывы от покупателей. При выборе компьютера следует учитывать многие характеристики: объем встроенной памяти, процессор, параметры видеокарты, репутацию производителя. Цены на различные модели могут варьироваться в пределах от 15 000 до 200 000 рублей.
Лучшие домашние компьютеры 2021
Лучшие игровые компьютеры 2021
Лучшие компьютеры для работы 2021
ТОП-5 лучших моделей компьютеров
Что лучше: ноутбук или стационарный компьютер?
Планируя приобрести компьютер, многие раздумывают над тем, что лучше выбрать – ноутбук или системный блок. Чтобы разобраться, какой прибор подойдет именно вам, нужно взвесить все плюсы и минусы обоих вариантов. Рассмотрим сначала стационарный компьютер.
Стационарный компьютер
цена ниже, чем у ноутбука с такими же характеристиками; придется покупать стол, монитор, клавиатуру, колонки, мышь;
Ноутбук
компактные размеры, позволяющие носить прибор с собой; не требуется покупка дополнительных комплектующих, кроме мыши;Рассмотрев все преимущества и недостатки компьютера и ноутбука, можно определиться с выбором в зависимости от цели использования прибора. Если вы не собираетесь регулярно носить прибор с собой и у вас есть место для установки компьютера, лучше выбрать стационарное устройство. Особенно это важно, если компьютер нужен для игр или программирования. Тогда останется возможность в будущем модернизировать устройство. Если же планируется использовать прибор и дома, и на работе, лучше приобрести ноутбук.
Лучшие домашние компьютеры 2021
5 место Acer Aspire XC-330 (DT.BD2ER.001) Mini-Tower/AMD A4-9120e
Настольный компьютер типоразмера Mini-Tower идеален для повседневных задач. На него установлена ОС Windows 10 Home. Процессор AMD A4-9120e, Socket BGA (FT4), частота процессора 1500 МГц.
Модель оснащена накопителем конфигурации HDD с общим объемом 500 ГБ. Частота вращения винчестера 7200 об/мин. Есть встроенная видеокарта AMD Radeon R3. Кэш-память 1 МБ. Частота памяти 2133 МГц. Тип памяти DDR4.
Системный блок имеет картридер, выход HDMI, VGA, интерфейс USB 3.0. Его размеры 100×295×330 мм. Гарантийный срок 1 год.
- количество ядер процессора 2;
- размер оперативной памяти 4 ГБ;
- максимальный размер памяти 16 ГБ;
- мощность 65 Вт;
- вес 5,5 кг.
Стильный внешний вид
Acer Aspire XC-330 (DT.BD2ER.001) Mini-Tower/AMD A4-9120e
4 место CompYou Home H577 (Intel Core i7-6700 3.4GHz, 32Gb DDR4)
Настольный компьютер типоразмера Mini-Tower идеален для повседневных задач. На нем нет установленной ОС. Процессор Intel Core i7-6700, его частота 3,4 ГГц
Модель оснащена оперативной памятью DDR4 на два слота. Есть встроенная видеокарта NVIDIA GeForce GT 1030 с объемом видеопамяти 4 ГБ. Кэш-память составляет 1024 КБ. Частота памяти 1333 МГц.
Модель оснащена накопителем HDD емкостью 500 ГБ. Частота вращения винчестера 7200 об/мин. LAN 100 Мбит/с.
Системный блок имеет выход HDMI, VGA, интерфейс USB 3.2, интерфейс USB 2.0, DVI, mini-Jack (3.5). Его размеры 103×295×340 мм. Гарантийный срок 1 год.
- количество ядер процессора 4;
- размер оперативной памяти 2 ГБ;
- максимальный размер памяти 16 ГБ;
- мощность 450 Вт;
- вес 6 кг.
Большая мощность
CompYou Home H577 (Intel Core i7-6700 3.4GHz, 32Gb DDR4)
3 место CompYou Home H555 (AMD Ryzen 3-2200G 3.5GHz)
Настольный компьютер типоразмера Mini-Tower подходит для повседневных задач. Он помещен в стальной черно-серый корпус. На нем нет установленной ОС. Процессор AMD Ryzen 3 2200G, его частота 3,5 ГГц.
Модель оснащена оперативной памятью DDR4 на один слот. Есть интегрированная видеокарта Radeon HD 7660D. Кэш-память составляет 4096 КБ. Тактовая частота памяти 1333 МГц.
Модель оснащена накопителем HDD емкостью 500 ГБ. LAN 100 Мбит/с. Системный блок имеет выход HDMI, VGA, интерфейс USB 3.2, интерфейс USB 2.0, DVI, mini-Jack (3.5). Его размеры 103×295×340 мм. Гарантийный срок 1 год.
- количество ядер процессора 4;
- размер оперативной памяти 1 ГБ;
- мощность 600 Вт;
- вес 6 кг.
CompYou Home H555 (AMD Ryzen 3-2200G 3.5GHz)
2 место iRu Home 315 MT (1188115) Mini-Tower
Настольный компьютер типоразмера Mini-Tower подходит для повседневных задач. На него установлена ОС Windows 10 Home. Модель оснащена процессором Intel Core i5-9400F, Socket LGA1151 v2, частота процессора 2900 МГц.
Модель оснащена накопителем конфигурации HDD+SSD с общим объемом HDD 1 TБ, SSD 120 ГБ. Частота вращения винчестера 7200 об/мин. Есть дискретная видеокарта NVIDIA GeForce GTX 1050 Ti. Частота оперативной памяти 2400 МГц. Тип памяти DDR4.
Системный блок имеет выход HDMI, DVI, интерфейс USB 3.0. Размеры корпуса 165×350×350 мм. Гарантийный срок 1 год.
- количество ядер процессора 6;
- размер оперативной памяти 16 ГБ;
- максимальный размер памяти 16 ГБ;
- мощность 400 Вт;
- вес 7 кг.
Большой объем памяти
iRu Home 315 MT (1188115) Mini-Tower
1 место ARENA HOME AN3231431 (Pentium G4520)
Настольный компьютер типоразмера Mini-Tower идеален для повседневных задач. На него не установлена ОС. Благодаря высокой базовой частоте 3600 МГц, архитектуре Skylake, использованию двух ядер Skylake-S и трехуровневой кэш-памяти устройство может использоваться как основа персонального компьютера с мощной конфигурацией.
Процессор Intel Pentium G4520 c ядром Skylake. Имеет интегрированное графическое ядро HD Graphics 510. Для охлаждения процессора есть вентилятор диаметром 120 мм, его скорость составляет 1600 об/мин, уровень шума 26,1 дБ. Сокет материнской платы LGA1151.
Модель оснащена накопителем конфигурации HDD с общим объемом 2000 ГБ. Частота вращения винчестера 7200 об/мин. Есть встроенная видеокарта SMA с объемом видеопамяти 512 Мб. Объем кэш-памяти L2/L3 512 КБ/3072 КБ. Тактовая частота памяти 2133 МГц.
Тип памяти DDR4. Системный блок имеет разъемы: 4 USB, D-Sub, DVI, Ethernet. Гарантийный срок 1 год.
На носу 2020 год. До выхода нового поколения игровых приставок осталось совсем немного (на самом деле почти год). И в этом аспекте вопрос того, стоит ли покупать компьютер, стал актуален как никогда. Давайте разбираться вместе. Вначале перечислим плюсы и минусы сборки системного блока по сравнению с консолями, а потом проанализируем, стоит ли вообще брать ПК.
реклама
Собрать геймерский системный блок за 500 долларов нереально. А вот купить за 500 долларов консоль PlayStation 5 будет можно. Давайте начнём с плюсов системника:
1. Возможность модификации. Купив консоль, вы будете лишены возможности её обновить. Сколь щедра бы ни была Sony, но уже через 3 года на компьютерах памяти будет больше, чем на приставках. То же можно сказать о видеокарте – консольная карта устареет очень быстро. После 2 лет видеокарта за 200 долларов будет выдавать больше fps, чем консольный вариант. При этом у вас не будет никакого мыла и хитрых технологий, когда вместо 1080р во время игры разрешение падает до 720р. А главное, всё это вы сможете обновить собственными руками.
2. Гибкость. Предположим, вы купили игровой системник в 2020 году, а в 2021 ваша работа требует мощной видеокарты. Или вам нужно создать на базе ПК сервер для тестов…, что угодно. В этом случае, заменив несколько деталей, вы получаете нужный результат. С консолью такой фокус не пройдёт. Вам придётся платить полную стоимость нового ПК.
3. Стоимость игр. Говорите что угодно, но как владелец PlayStation 4, я заявляю, что игры на плойку гораздо дороже. Скидки бывают, но всегда ни на то, на что нужно. И это я не говорю про торренты, которые позволяют скачать игру абсолютно бесплатно.
реклама
var firedYa28 = false; window.addEventListener('load', () => < if(navigator.userAgent.indexOf("Chrome-Lighthouse") < window.yaContextCb.push(()=>< Ya.Context.AdvManager.render(< renderTo: 'yandex_rtb_R-A-630193-28', blockId: 'R-A-630193-28' >) >) >, 3000); > > >);
4. Качество игр. Первый год консоль будет демонстрировать невероятно красивую картинку. Но уже через какое-то время вы вдруг заметите, что у соседа на его видеокарте GeForce RTX 4060 картинка кажется более плавной и в целом лучше. Откуда-то появилось мыло, появились лаги и проседания. А ведь вы купили консоль всего год-два назад. Представляете, что будет в конце её жизненного цикла?
Каждый год покупается 250 миллионов готовых сборок. Сколько людей делают ручные сборки, неизвестно. Если у вас есть сомнения, почитайте мою статью на эту тему. Сейчас же я предлагаю остановиться на обновлении ПК.
1. Socket AM4 доживает последний год. Если вы хотите купить новую платформу на новеньком Ryzen 3000-серии, помните, что возможности для дальнейшего обновления у вас минимальны. Это никак не относится к тем, кто покупает процессор от Intel, эти ребята привыкли менять сокет каждый год. Минус ли это? Однозначно. Лучше подождать до выхода следующего сокета и получить возможность обновлять процессор ещё 3-4 года.
реклама
2. DDR4. Текущая версия ОЗУ также доживает последние деньки. В 2020 году перехода на новую DDR5 не будет. Но вот в 2021 году начнётся массовая миграция. Я бы советовал подождать. Новый стандарт памяти открывает больше возможностей для обновления вашему системному блоку.
3. Нанометры. В 2021 году процессоры Ryzen перейдут на 5 нм техпроцесс. Нам обещают просто фантастическое увеличение производительности. Зачем же в таком случае брать заведомо старый 7 нм техпроцесс. Это же относится к компании Intel. К 2021 году они точно перейдут на 10 нм техпроцесс, что должно придать дополнительной привлекательности их процессорам.
4. Видеокарты. Лучи разочаровывают. Текущее поколение видеокарт не справляется с трассировкой лучей, а миллионы владельцев вынуждены отключать перспективную технологию. К 2021 году AMD точно выпустит что-то очень быстрое. Не останется в долгу и NVIDIA, обещающая нам революцию в ближайшие два года. Пока же только глупец будет платить за неработающие лучи и ждать раскрытия потенциала.
реклама
5. Накопитель. Очень скоро все накопители получат объём в 8 Тб. Это вам не 512 Гб, которых хватит всем. Уже сейчас такой SSD стоит 1800 долларов. А в 2021 году можно будет взять модель на 4 Тб за 300 баксов. Это ещё одна причина повременить.
6. Цена. В 2021 году всё то, что вы купите сейчас, станет дешевле, чем сегодня. Если вы еще можете подождать годик, то лучше не поддаваться на скидки и акции, дождавшись выхода идеальных комплектующих и взять их в самое правильное время.
План статьи:
1. Инфоповод – неожиданное заявление IBM на CES 2020.
2. А что же мы ожидали?
3. Технология квантовых компьютеров IBM развивается быстрее планов (в действительности – нет).
4. Возникновение новых отраслей прямо сейчас.
5. Мы угадали момент, вот наши книги для вас.
Традиционно на первой неделе января в Лас-Вегасе проходит крупнейшая международная выставка CES, где все ведущие технологические компании мира анонсируют львиную долю передовых разработок. Не исключение и IBM, неожиданно объявившая о первом коммерческом использовании своего новейшего квантового компьютера. Партнёром оказался автоконцерн Daimler. Его деятельность по разработке электромобилей потребовала произвести высокоточные вычисления для симуляций характеристик молекул (литий-сера), которые планируется взять за основу нового поколения автомобильных твердотельных аккумуляторов. Лидеры этого рынка в данный момент связывают ближайший большой скачок отрасли электрического транспорта именно с технологией твердотельных литиевых аккумуляторов. Использование для расчётов квантового компьютера оказалось более привлекательным, чем традиционные высокопроизводительные вычисления на суперкомпьютерах. И вот почему это прекрасно.
А что же здесь неожиданного? Мы-то чего ожидали?
Анонс Q System на прошлом CES
Ровно год назад, на CES 2019, был представлен IBM Q System One. Это квантовый компьютер с 20 кубитами, собственной системой охлаждения до сверхнизких температур и функционально самодостаточный во всех смыслах. Подробнее об этом событии можно прочесть в одной из моих заметок.
Казалось, преждевременное заявление
Тогда же было объявлено о том, что данная линейка квантовых компьютеров выходит за пределы исключительно исследовательских целей, это не инженерные образцы технологий, к которым дают свободный доступ. Теперь это продукт, целью которого является коммерциализация квантовых вычислений. В этом контексте доступ к новинке получили лишь компании, вступившие в специально созданную организацию. А сам Q System One спроектирован как самостоятельная вычислительная единица с возможностью доступа через облако и с разделением ресурсов.
Тем не менее, для большей части наблюдателей и экспертов такой шаг показался преждевременным. Не было доказательств «квантового превосходства» (способности квантового компьютера на настолько сложные вычисления, что традиционный компьютер не сможет выполнить физически), при этом именно квантовое превосходство обычно рассматривается как веха, преодоление которой необходимо для коммерциализации технологии.
Казалось, мы знаем, что будет через год
Для многих уже тогда стало «понятно», чего же ожидать от IBM в ближайший год. Основываясь на стиле предыдущих анонсов, некоторых утечках и свежей информации, очевидным был следующий прогноз: IBM постарается привлечь как можно больше партнёров в свою сеть, на CES 2020 покажет очередную модель с 50 кубитами (которые всё ещё можно симулировать на обычных, доступных для технологических гигантов суперкомпьютерах), на этом до CES 2021 про тему можно будет забыть.
По сути, почти никто не поверил в обоснованность и реалистичность намерений IBM.
IBM не стал хвалиться «просто цифрами»
Технология квантовых компьютеров IBM развивается быстрее плана
Обещали рост по закону Мура
Учитывая количество серьёзных игроков, направивших свои инвестиции в тему квантовых вычислений, а также основываясь на предыдущей динамике исследований и опыте первой компьютерной революции, IBM поставили себе очень амбициозную задачу, на которую не посягнул больше никто, – обеспечить как минимум удвоение количества кубитов каждый год.
Рост оказался быстрее обещаний
В действительности в IBM просто смотрят на другие показатели, а рост идёт по плану
Тем не менее, это вовсе не означает наступление сингулярности (прости, Рэй). В действительности рост происходит строго в соответствии с планом, просто у IBM за основу взят иной показатель.
Квантовый объём (quantum volume) – специально разработанный и опубликованный показатель и методика оценки производительности реальных (в противовес к идеальным, недостижимым на текущем уровне развития техники) квантовых компьютеров. Используя эту оценку, мы увидим строгую прогрессию и сможем сделать прогноз о ближайших планах.
Итак, в данный момент мы видим следующую картину:
| Кол-во кубит | Квантовый объём | Год |
|---|---|---|
| 5 | 4 | 2017 |
| 16 | 8 | 2018 |
| 20 | 16 | Нач. 2019 |
| 53 | 32 | Кон. 2019 |
| 80-128? | 64 | Кон. 2020 |
Действительно, примерно раз в год происходит удвоение мощности по внутренней методике оценки. Учитывая отсутствие универсальной общепринятой метрики – вполне оправданно. Более того, мы имеем небольшой ряд данных, на основании которых можно предположить параметры следующего анонса. В конце 2020 года IBM представит новую модель, в которой будет от 80 до 128 физических кубит. Квантовый объём при этом составит 64 и, вероятно, будет достигнуто квантовое превосходство (по крайней мере, для некого спектра задач).
По плану идёт и привлечение партнёров
Частью бизнес-стратегии IBM является предоставление сервиса квантовых вычислений. Именно сервис, а не банальная продажа железа является уроком, вынесенным IBM по итогам текущей технологической эры. Для этого они создают и развивают собственную экосистему под названием Q Network. Организации, желающие получить конкурентное преимущество, вступают в эту сеть и получают доступ к самым свежим разработкам железа, консультантам, исследователям. Рассчитывает IBM на то, что первая экосистема сможет достаточно глубоко войти в наиболее передовые и значимые исследовательские и инвестиционные процессы партнёров, чтобы в будущем, при появлении конкурентов на рынке, оказалось невыгодно инвестировать в смену сервиса. Счёт уже перевалил за сотню партнёров, недавно к Q Network присоединились Delta Airlines, Goldman Sachs и Los Alamos National Lab.
Возникновение новых отраслей прямо сейчас
Именно сейчас развивается (NISQ)
Те квантовые компьютеры, которые сейчас разрабатываются технологическими гигантами, во многом схожи с ранними микрочипами и техникой на них. Технологические ограничения заставляют выдумывать различные алгоритмические и композиционные ухищрения для получения полезного результата вычислений (например, как использовалась быстрая смена небольшого количества цветов пикселей для расширения доступной к восприятию цветовой палитры в видеоиграх).
Нынешние квантовые компьютеры можно обозначить как Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ), поскольку результаты работы с кубитами зашумлены и технологии для надёжного хранения квантовой информации лишь проектируются – приходится пользоваться множеством трюков и костылей.
Сейчас неочевидна польза от NISQ для каждой отрасли современных знаний, однако исследования и инновации, связанные с достижениями химии, биологии, экономики, могут найти выгоду от квантовых компьютеров прямо сейчас. Доказательством этого является событие из заголовка поста. Как минимум один серьёзный технологический концерн выбрал квантовые расчёты для обеспечения исследований в ключевой для его финансового будущего технологии. Оказалось, что квантовое превосходство не является обязательным условием для коммерциализации квантовых компьютеров.
Какими темпами ожидается рост
Конечно, наиболее наглядным критерием развития технологии является денежный оборот. И последние прогнозы, на мой взгляд, позволяют понять всю серьёзность происходящего. Так в 2020-х мировые расходы на квантовые вычисления достигнут сотен миллионов долларов ежегодно. А уже в 2030-х ежегодные расходы будут исчисляться десятками миллиардов.
И всё это лишь на первом этапе развития технологий (NISQ). Переход к совершенно новым архитектурным и технологическим решениям (около 2045), вероятно, увеличит рынок ещё на порядок или порядки.
Кто и как воспользуется технологией
Среди первых, крупных, имеющих потенциал к применению квантовых компьютеров компаний можно назвать Samsung, Daimler, Honda, JP Morgan Chase, Barclays.
Для Samsung интересны разработки в области новых материалов микроэлектроники и инновации её фабричного производства. Квантовые компьютеры нынешнего поколения могут быть в этом полезны. Ждём анонса.
Daimler интересны разработки в области химии для аккумуляторов (что, как мы узнали, они и делают), а также решения в области навигации (область задач, как задача коммивояжёра, поддающаяся оптимизации расчётов на квантовых компьютерах, в отличие от классических).
JP Morgan Chase заинтересован в новых подходах для финансового анализа, анализа рисков, трейдинга и т. п. Анонсов мы вряд ли дождёмся, просто богатые будут богатеть быстрее.
Последствия для хай–тек- и айти- индустрий
Быть недостижимым – не единственный способ быть лучше. Я думаю, это главная мысль, которую не воспринимают скептики квантовых вычислений. Лучшее враг хорошего, а в бизнесе зачастую достаточно быть лишь немного лучше по некоторым параметрам, чем недостижимо лучше по одному. Возможно, наиболее дорогие, востребованные, малочисленные суперкомпьютеры Земли будут способны в ближайшие года избегать квантового превосходства. Но это не является аргументом против развития и использования квантовых компьютеров, производящих те же расчёты без очереди доступа, за малую долю электроэнергии, сравнимое время и со сравнимой или превосходящей точностью.
Наверняка можно сказать, что компании, в основе бизнеса которых лежит технологическое совершенство в областях применения NISQ, будут иметь конкурентное преимущество при их использовании. И учитывая целевую скорость развития квантовых вычислений, это преимущество будет драматически возрастать. Уже в ближайшие 5 лет каждая компания, рассчитывающая на лидерство и шанс в конкурентной борьбе, должна будет использовать квантовые компьютеры. А значит, мы прямо сейчас увидели рождение новой профессии – программист квантового компьютера.
Мы угадали момент, вот наши книги для вас
Год назад, после CES 2019 мы были среди тех, кто разглядел потенциал и решимость IBM в развитии технологий квантовых вычислений. Тогда же мы решили не откладывать на потом, а начать формировать базовый набор литературы для наших читателей. Просмотрев все существующие и планирующиеся к выходу книги зарубежных издательств, мы выбрали для вас лучшие. Ещё одна книга в работе и будет выпущена через несколько месяцев. Подпишитесь на наш блог, что бы не пропустить!
Книга «Квантовые вычисления для настоящих айтишников»
Цель этой книги — познакомить с квантовыми вычислениями всех, кто знаком с курсом математики средней школы и готов немного потрудиться. В этой книге мы будем знакомиться с кубитами, запутанностью (квантовых состояний), квантовой телепортацией и квантовыми алгоритмами, а также с другими темами, имеющими отношение к квантовым компьютерам. Задача состоит не в том, чтобы дать смутное представление об этих понятиях, а в том, чтобы сделать их кристально ясными.
Квантовые вычисления часто упоминаются в новостях: Китай телепортировал кубит с Земли на спутник; алгоритм Шора поставил под угрозу ныне используемые методы шифрования; квантовое распределение ключей снова сделает шифрование надёжным средством защиты; алгоритм Гровера увеличит скорость поиска данных. Но что всё это означает в действительности? Как всё это работает? Об этом Крис Бернхард и собирается рассказать.
Для Хаброжителей скидка 25 % по купону — Квантовые вычисления
По факту оплаты бумажной версии книги на e-mail высылается электронная книга.
Книга «Разработка с использованием квантовых компьютеров. программирование квантовых машин в облаке: Python, Qiskit, Quantum Assembly language и IBM QExperience»
Открыт предзаказ на книгу, книга выйдет из типографии к концу января. На время предзаказа скидка! Научным редактором русскоязычного издания выступил Михаил Коробко aka Shkaff
Квантовые вычисления не просто меняют реальность! Совершенно новая отрасль рождается на наших глазах, чтобы создать немыслимое ранее и обесценить некоторые достижения прошлого.
В этой книге рассмотрены наиболее важные компоненты квантового компьютера: кубиты, логические вентили и квантовые схемы, а также объясняется отличие квантовой архитектуры от традиционной. Вы сможете бесплатно экспериментировать с ними как в симуляторе, так и на реальном квантовом устройстве с применением IBM Q Experience.
Вы узнаете, как выполняются квантовые вычисления с помощью QISKit (программный инструментарий для обработки квантовой информации), Python SDK и других API, в частности QASM. Наконец, вы изучите современные квантовые алгоритмы, реализующие запутанность, генерацию случайных чисел, линейный поиск, факторизацию целых чисел и др.
Разберётесь с состояниями Белла, описывающими запутанность, алгоритмом Гровера для линейного поиска, алгоритмом Шора для факторизации целых чисел, алгоритмами оптимизации и многим другим.
Читайте также: