Автор: Кристина Холл (Christine Hall)

Прежде чем ответить на вопрос, вынесенный в заголовок статьи о переносе квантовых вычислений в центры обработки данных, нужно понимать: в настоящее время трудно предсказать, какую физическую форму квантовые компьютеры примут в будущем. Но не исключено, что квантовые вычисления могут стать довольно обычным явлением лет через пять-десять.

Но уже сейчас вы уже можете попробовать моделировать с помощью квантовых компьютеров и испытать некоторые из первых реальных квантовых машин с помощью облачных провайдеров, таких как AWS, Microsoft Azure, Google Cloud Platform и IBM Cloud. У них уже есть пилотные проекты квантовых компьютеров, которые находятся на разных стадиях разработки.

Означает ли это, что операторы центров обработки данных должны начать планирование машинных залов и телекоммуникационных стоек с учетом размещения квантовых компьютеров? 

“Всё зависит от того, какие технологии в настоящее время разрабатываются”, – говорит д-р Селия Мерцбахер (Celia Merzbacher), исполнительный директор Консорциума квантового экономического развития (Quantum Economic Development Consortium). Здесь и далее приводится ее мнение.

Первыми среди лидеров сейчас являются IBM и Google. Они работают с использованием технологий, работающих в условиях сверхнизких температур. Квантовый процессор окружен довольно громоздкой инфраструктурой, которую трудно тиражировать, но они работают над этой проблемой.

Ссылка по теме: Google утверждает, что квантовый компьютер справится с задачей, рассчитанной на 10 000 лет стандартных вычислений за считанные минуты.

Другие разрабатываемые технологии квантовых вычислений не требуют охлаждения основных компонентов почти до абсолютного нуля (-273 ⁰С), как это происходит в указанных выше системах IBM и Google. И если альтернативные технологии добьются успеха, то вероятно квантовые вычисления будут доступны не только в облачных сервисах.

Honeywell и стартап IonQ разрабатывают квантовые компьютеры, использующие конструкции «захваченных ионов». Другой стартап под названием PsiQuantum разрабатывает квантовый компьютер, который использует фотоны в качестве кубитов (квантовых битов, являющихся основной единицей квантовой информации). Поскольку ни одна из этих конструкций не требует экстремального охлаждения, то возможно что-то и можно будет установить в традиционном зале центра обработки данных.

Фундаментальные вопросы о квантовых вычислениях пока остаются без ответа

В настоящее время разрабатывается несколько кардинально различающихся подходов к квантовым вычислениям. Нет гарантии, что какой-либо из них достигнет рыночного успеха (не говоря уже о доминировании на рынке). Всё это говорит о младенчестве квантовых вычислений. Мерцбахер сравнивает ситуацию с появлением микропроцессоров, когда велись споры о том, должны ли чипы изготавливаться из кремния или германия. В то время были аргументы в пользу германия. В некотором смысле это лучшая технология для полупроводниковых вычислений, но она дорогая, не так проста в производстве и не так распространена, поэтому, в конце концов, выбрали кремний. Квантовые вычисления еще не достигли момента, когда все остановились на какой-то одной технологии, поэтому неопределенность все еще существует.

В марте этого года IonQ стала первой публичной компанией, занимающейся чистыми квантовыми вычислениями, благодаря слиянию с компанией SPAC. И этот стартап в плане размещения оборудования, похоже, прицеливается к телекоммуникационным стойкам центров обработки данных. 

Заменят ли квантовые вычисления классические вычисления?

Независимо от того, останутся ли квантовые вычисления в облачных сервисах, будут ли размещены на локальных платформах или и произойдет их комбинация, но они не отнимут большую долю рынка у традиционных бинарных компьютеров на основе кремния.

Автономный квантовый компьютер определенно не будет заменой существующих компьютеров, даже высокопроизводительных. Есть некоторые типы задач, для которых классический компьютер всегда будет лучше.

Области применения квантовых компьютеров

В каких областях квантовые вычисления могут доминировать? Это предмет исследований, который остается все еще под вопросом. Один из возможных вариантов: моделирование энергетических состояний молекул, веществ и химических процессов. Многие люди отмечают, что процессы, с помощью которых мы производим удобрения, невероятно энергоемки, а природа очень эффективно выполняет многие процессы, такие как фотосинтез. Мы могли бы с гораздо большей точностью создавать материалы, но это трудно сделать с помощью обычных вычислений.

Квантовые вычисления также могут хорошо подходить и для других случаев, таких как управление воздушным движением и электрическими сетями. Есть много проблем в логистике, для которых квантовые вычисления могут стать решением уже в краткосрочной перспективе. Финансовый сектор также заинтересован в квантовых вычислениях, потенциально способных проанализировать и оптимизировать инвестиционные портфели.

Мерцбахер процитировала наблюдение, сделанное покойным физиком-теоретиком Ричардом Фейнманом в 1980-х годах, когда квантовые вычисления были лишь идеей: «Природа на фундаментальном уровне основана на квантах. И если вы хотите моделировать также, как природа, вам понадобится квантовый компьютер”. Ученый не знал, как будет выглядеть квантовый компьютер, но он говорил, что есть некоторые виды проблем, которые по своей сути являются квантовыми, и попытка превратить их в цифровое двоичное решение просто не подходит.

Квантовый компьютер пока еще громоздкий. Но и первые компьютеры были величиной с машинный зал.

^{Дата-центр ITSOFT – размещение и аренда серверов и стоек в двух ЦОДах в Москве; colocation GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов. Лицензии связи, SSL-сертификаты. Администрирование серверов и поддержка сайтов. UPTIME за последние годы составляет 100%.}