Мир квантов: как люди могут воспользоваться их открытием

В мае 2023 года голливудские сценаристы вышли на забастовку. Сделали они это не первый раз, но впервые бастовали против искусственного интеллекта. Люди боятся, что машины отнимут у них работу, и такое развитие событий пугает не только сценаристов.

Однако западные ученые убеждены, что мы боимся не того. По их словам, искусственный интеллект – это уже практически прошлое, а человечество ожидает квантовая революция. Что такое кванты? Как мы можем пользоваться их открытием? И почему квантовые роботы лучше обычных? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Что такое квант

"Мы вот-вот оставим цифровой век позади, и наступит квантовая эра, которая принесет невообразимые научные и социальные изменения. Миром станут править квантовые компьютеры", – заявил физик, популяризатор науки и футуролог Мичио Каку.

Но что же такое кванты и почему ученые говорят о революции?

"На самом деле, квант – это мир вокруг нас. То есть, чтобы вы понимали, мир, который нас окружает, все, из чего он состоит, это элементарные частицы. И квант – это одна из элементарных частиц", – пояснил кандидат технических наук, доцент Московского технического университета связи и информатики Олег Колесников.

Сверхмощный квантовый компьютер

Самый мощный компьютер в мире Frontier принадлежит Окриджской национальной лаборатории министерства энергетики США. 74 стойки, каждая из которых весит больше трех с половиной тонн, соединяют 144 километра кабеля. И все это обеспечивает невероятную скорость работы суперкомпьютера.

"Frontier способен производить свыше квинтиллиона операций в секунду. А квинтиллион – это цифра с 18 нулями. Сравнивать скорость работы Frontier со скоростью работы вашего ноутбука, это как сравнивать скорость улитки и сверхзвукового истребителя", – отметил профессор машиностроения и физики Массачусетского технологического института Сет Ллойд.

В Японии создали компьютер, в сравнении с которым Frontier – как сверхзвуковой истребитель в сравнении с лучом света. А все потому, что в основе японского чуда – не обычные процессоры, а квантовые.

"Это похоже на люстру, но, на самом деле, это кулер, который охлаждает обрабатывающий чип компьютера до температуры ниже, чем в открытом космосе. Ведь большинство квантовых компьютеров могут работать только при температурах, близких к абсолютному нулю, когда все замедляется и "шум" окружающей среды минимален", – рассказал руководитель группы экспериментальных квантовых вычислений компании – производителя квантовых компьютеров Джери Чоу.

Для чего нужны суперкомпьютеры

Квантовый компьютер, по сути, представляет собой холодильник, внутри которого один чип величиной с ноготь. Но дело не только в размерах. В классических ЭВМ информация зашифрована в битах, то есть в нулях и единицах, а в квантовых – в кубитах. Один кубит – это атом или фотон – мельчайшая частица вещества или энергии. Причем она одновременно может быть как нулем, так и единицей.

Как говорят ученые, такая запутанность позволяет квантовым компьютерам, что называется, "думать" в миллиарды раз быстрее.

"Их можно будет применять для сверхбыстрого поиска по базам данных, для компьютерного моделирования, для расчета больших органических молекул, для лекарственных препаратов, построения оптимальных маршрутов автомобилей или оптимизации инвестиционного портфеля", – уточнил руководитель исследовательского отдела компании – производителя квантовых компьютеров Дарио Гил.

Почему квантовые роботы креативнее обычных

Международная группа ученых из Мадрида и Инсбрука выяснила, как можно создать робота, который будет думать так же быстро, как человек, а еще – писать книги, музыку и картины.

"Нужно заменить обычные микропроцессоры квантовыми. Они позволяют получить не только количественные результаты за счет ускорения процессов, но и качественные, обеспечивая лучшую адаптацию в средах и ситуациях. Это означает, что квантовые роботы более креативны", – говорит директор кафедры квантовой динамики Института квантовой оптики Общества Макса Планка Герхард Ремпе.

Квантовые роботы смогут работать гораздо быстрее обычных. Однако многие видят в них угрозу, ведь они будут в состоянии не только делать за человека механическую работу, но и легко заменят представителей творческих специальностей. Но не все так плохо: всемогущие кванты могут стать и нашими защитниками.

Что такое квантовый ключ и как он защитит от мошенников

С телефонными мошенниками хоть раз сталкивался каждый. Их главная задача – узнать секретную информацию. Если не напрямую от нас, то путем взлома смартфона или компьютера. Но совсем скоро эти воры останутся не у дел. Потому что защищать наши деньги будут при помощи квантовой криптографии, или, как ее еще называют, квантового распределения ключей.

"В основе работы данных систем лежит использование единичных фотонов. То есть мы используем только одни маленькие очень сильно ослабленные лазерные импульсы. И потом с их помощью, скажем так, передаем ключ. В этом случае не происходит передачи непосредственной информации. Мы передаем именно ключ", – пояснила кандидат физико-математических наук, доцент Московского технического университета связи и информатики Татьяна Казиева.

Квантовый ключ представляет собой шифр, и передают его при помощи фотонов света – квантов. Если вы знаете шифр, а точнее, не вы, а ваш компьютер или телефон, они автоматически расшифровывают секретное сообщение. Это может быть что угодно: электронная подпись, информация из банка или страховой компании. При этом злоумышленники добраться до них никогда не смогут. Система тут же отреагирует на любую попытку взлома.

О какой квантовой революции говорят ученые

Победа над телефонными и кибермошенниками кажется чем-то из разряда фантастики. Но это не все, на что способны кванты. Два года назад в США сумели перевести в квантовое состояние зеркала антенны массой десять килограммов. Это назвали едва ли не величайшим событием десятилетия – огромные зеркала подобно квантам находились в лаборатории и за ее пределами. И стояли, и двигались, были и в прошлом, и в будущем.

"Пока сложно предположить, чем могут обернуться эти эксперименты. Возможно, если мы научимся вводить человека в состояние квантовой гибернации, это с успехом заменит анестезию при операции. А может быть, упростит межпланетные путешествия", – отметил директор лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории Массачусетского технологического института Дэвид Шумейкер.

Получается, что совсем скоро людей перед операцией станут вводить не в наркоз, а в квантовое состояние. И выходить из него мы будем абсолютно здоровыми. Путешествия во времени, кстати, тоже могут стать обыденностью, ведь для квантов его не существует. Теперь ясно, о какой квантовой революции шла речь. Осталось только понять: нужно ли нам ее бояться?

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.