Сред технологичните журналисти има една стара максима: можеш да обясниш квантовата физика точно или разбираемо, но не и двете едновременно.“

Причината е проста – квантовата механика, тази странна и частично теоретична област на физиката, е изключително трудна за разбиране. Тя описва как миниатюрни частици се държат по напълно неочаквани начини. Именно това „странно поведение“ отваря вратата към цял нов свят на научни възможности, пише BBC. 

Тяхната умопомрачителна сложност вероятно е и причината квантовите технологии да остават в сянката на днешната звезда на технологичния свят – изкуствения интелект (AI). И това при положение, че през последните месеци компании като Microsoft и Google обявиха редица постижения в областта.

Обикновено възприемаме квантовите технологии като хардуер – сензори и компютри,  докато изкуственият интелект е предимно софтуерен и се нуждае от хардуер, за да работи.

Високи оценки, минимални приходи и големи обещания: „Quantum 4“ разпалиха спекулативната фантазия на пазара

Треската за квантови компютри се превърна в новото влакче на риска на Уолстрийт

 Обединени, те биха могли един ден да създадат технология, по-мощна от всичко, което човечеството е създавало досега. Ключов обаче е изразът “биха могли”, предупреждава Брайън Хопкинс, вицепрезидент и водещ анализатор в изследователската компания Forrester.

„Потенциалът е налице, но решението още не е взето“, казва той. „Първоначалните експерименти показват обещаващи резултати, но и сочат, че са нужни далеч по-мощни квантови компютри и новаторски изследвания, за да се приложат квантовите технологии ефективно в AI.“

Индустрия за милиарди

И двете технологии имат огромен икономически потенциал. По данни на McKinsey квантовият сектор може да достигне 97 млрд. долара още през 2025 г. За сравнение, пазарната стойност на изкуствения интелект се измерва в трилиони.

Но и двете живеят под сянката на прекомерния ентусиазъм и опасността от „спукване на балон“.

Доскоро мислех, че квантовите технологии са най-прехвалената област, докато не избухна манията по AI“, шегува се Хопкинс.

През октомври експерти предупреждават, че акциите на някои ключови компании в квантовия сектор могат да загубят до 62% от стойността си, докато опасенията за „балон“ около изкуствения интелект се засилват.

The Wall Street Journal съобщи късно в сряда, че администрацията на Доналд Тръмп обмисля да придобие дялове в няколко компании, занимаващи се с квантови изчисления. Сред тях са D-Wave Quantum, IonQ. и Rigetti Computing

Квантовите изчисления - следващият голям залог на Белия дом

В кратери на Луната

Квантовите технологии и изкуствения интелект имат един общ проблем – грешките. Докато т.нар. „халюцинации“ на генеративния AI вече са добре познати, квантовите системи страдат от съвсем различен вид неточности.

Те се дължат на изключително нестабилната среда, в която трябва да функционират частиците – дори най-малката промяна в светлината или шума може да наруши процеса. Поддържането на такава среда е изключително трудно.

Тази седмица Илон Мъск дори написа в X, че квантовите компютри вероятно ще работят най-добре във „вечно засенчените кратери на Луната“.

Как изглежда един квантов компютър

Квантовите машини изобщо не приличат на традиционни компютри. Нямат унифициран дизайн, като повечето са огромни лабораторни съоръжения, често с форма, напомняща медуза – комбинация от лазери, охладителни системи и кабели. Те изискват изключително ниски температури, за да работят, и технологията със сигурност не е достъпна за домашна употреба.

Интересното е, че учените откриват, че изкуствени диаманти могат да помогнат в изграждането на така наречените кюбити – градивните елементи на квантовите компютри. Така устройствата могат да функционират при по-високи, почти стайни температури.

През 2020 г. компанията Element Six (част от бижутерската група De Beers) създава първия в света „квантов диамант“, а по-късно си партнира с Amazon Web Services за оптимизация на тези материали в бъдещи квантови мрежи.

Тервел-Любомир Боянов е един от малкото млади изследователи у нас, които проектират квантови хардуерни системи. „За мен е важно в България да има такава машина, дори и броят на кюбитите да е ограничен за практическа употреба“, казва той

Наука в България, за България: Мотото на 23-годишния учен, който търси квантовото превъзходство

Променящи света възможности

В момента се смята, че в света има около 200 квантови компютъра (Китай не разкрива колко притежава). Това не пречи на експертите да правят смели прогнози за бъдещето. 

„Потребителите ще усетят въздействието на квантовите технологии във всяка сфера от живота,“ казва пред BBC Раджиб Хазра, изпълнителен директор на Quantinuum, компания, оценена на 10 млрд. долара.  „По значимост квантовите приложения могат да се окажат равни или дори по-важни от изкуствения интелект.“

Проф. Питър Найт, един от водещите британски квантови учени, добавя:

„Задачи, които дори най-бързият суперкомпютър би решавал милиарди години, квантовите компютри могат да изпълнят за секунди.“

Подобно на AI, и квантовите изследвания са насочени към здравеопазването. Квантовите компютри ще могат да изчисляват безкрайни комбинации от молекули за създаване на нови лекарства – процес, който днес отнема години.

Например през декември 2024 г. Google представя квантовия чип Willow, който решава задача само за пет минути – изчисление, за което най-бързият суперкомпютър в света би се нуждаел от 10 септилиона години (10 000 000 000 000 000 000 000 000).

Хазра вярва, че това ще отвори пътя към персонализираната медицина – вместо стандартни рецепти, пациентите ще получават индивидуални лекарства, създадени специално за тяхното тяло.

Същите принципи могат да се приложат и към химическите процеси – например за по-ефективно производство на торове, което би било огромен плюс за земеделието.

Квантовите сензори, които измерват с изключителна точност, вече се използват в атомните часовници.

През 2019 г. учени от Университета в Нотингам създават прототип, с който провеждат неинвазивни мозъчни сканирания при деца с епилепсия – устройство с размер на велосипедна каска. „Досега големите фиксирани скенери изискваха пациентите да стоят напълно неподвижно, което прави изследването на мозъка в естествена среда почти невъзможно“, обяснява изследователят Райън Хил.

Миналата година учени от Импириъл Колидж – Лондон тестват „квантов компас“ – алтернатива на GPS, която работи дори под земята. Технологията може да открива обекти с по-голяма точност, без сигналите да бъдат блокирани или повлияни от времето.

National Grid инвестира в квантови изследвания, за да оптимизира управлението на натоварването в енергийната мрежа. Airbus, от своя страна, тества алгоритми на базата на квантови изчисления за по-ефективно натоварване на самолети – малка промяна в центъра на тежестта може да увеличи разхода на гориво с тонове.

Откритието на Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис поставя основите на следващото поколение квантови технологии – включително квантова криптография, квантови компютри и квантови сензори

Трима учени спечелиха Нобеловата награда за физика за постижения в квантовата механика

Q-Day – когато тайните бъдат разкрити

Сред експертите съществува общо мнение, че настоящите методи за шифриране на данни ще станат безполезни, когато квантовите компютри достигнат пълния си потенциал. Те ще могат да изчислят всяка възможна комбинация за рекордно време, разбивайки дори най-сигурните системи.

Затова специалистите предупреждават, че всички трябва да преминат към квантово устойчиво криптиране възможно най-скоро. Тази бъдеща точка на промяна се нарича Q-Day – денят, в който квантов компютър ще може реално да разбие криптографски кодове. Според Хопкинс това може да се случи около 2030 г.

Apple и платформата за сигурни съобщения Signal вече въвеждат свои постквантови ключове, но те не могат да се приложат върху данни, шифровани по стария начин.

Бившият ръководител на криптографския отдел на GCHQ (британската разузнавателна и киберагенция) Даниел Шиу заяви през октомври, че е „напълно вероятно почти всички британски граждани вече да имат компрометирани лични данни“, събрани при китайски кибератаки и запазени за деня, когато квантовите компютри ще могат да ги разшифроват.

 Може би не разбираме напълно как работят квантовите технологии, но е пределно ясно, че ще донесат колосална промяна.