От бита к кубиту. Квантовое будущее вычислений
В 1968 году, когда вышли фильм и роман «2001: Космическая одиссея», Стэнли Кубрик и Артур Кларк придумали одну из самых знаковых машин научной фантастики: HAL 9000, суперкомпьютер, управляющий космическим кораблем «Дискавери».
Оборудованный очень сложным искусственным интеллектом, HAL общается с астронавтами, понимает язык, принимает автономные решения и проявляет эмоции, такие как страх смерти, который заставляет его убивать, становясь таким образом кинематографическим архетипом компьютера, который обретает автономию и становится угрозой. Для публики того времени это было футуристическое видение. Однако HAL не появился из ниоткуда. Кларк внимательно изучил большие электронные компьютеры Bell Laboratories и IBM, оставаясь впечатленным производительностью этих новых больших компьютеров, с которых начиналась новая технологическая эра.
С тех пор история вычислительной техники отмечена чередой революций. Начиная с первых коммерческих компьютеров 1950-х годов и заканчивая персональными компьютерами 1980-х, вплоть до появления машинного обучения и современного искусственного интеллекта, многие научные идеи постепенно воплощались в реальность. Уже в 1947 году Алан Тьюринг предсказал появление «машин, которые учатся на опыте»: описание, чрезвычайно близкое к тому, что мы сегодня называем машинным обучением.
Поэтому неудивительно, что компьютеры и искусственный интеллект десятилетиями питали коллективное воображение, создавая запоминающиеся истории как в кино, так и в литературе. От HAL 9000 до искусственных друзей, о которых рассказывает лауреат Нобелевской премии Кадзуо Исигуро в романе 2021 года «Клара и Солнце», научная фантастика представляла совершенно разные варианты будущего для искусственного интеллекта.
Если HAL олицетворяет страх перед тем, что машина может выйти из-под контроля человека, то Клара, напротив, представляет совершенно иное видение. Созданный для общения с детьми, этот человекоподобный ИИ наблюдает за миром с любопытством и эмпатией и готов пожертвовать собой ради других. Характеристики, которые делают Клару одним из наиболее позитивных и человечных воплощений искусственного интеллекта в современном повествовании.
Иллюстрация: istock
В то время как искусственный интеллект уже преобразует общество, в лабораториях по всему миру формируется технология, способная переосмыслить сами основы вычислительной техники: квантовый компьютер. Идея возникла почти 50 лет назад.
В начале 1980-х годов лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заметил, что моделирование поведения материи на атомном уровне с помощью классического компьютера требует ресурсов, которые быстро растут, пока не становятся непомерно большими. Из этой сложности родилась интуиция, открывшая целое поле исследований: для эффективного описания квантовой системы может потребоваться создание компьютера, непосредственно использующего законы квантовой механики. Другими словами, использовать квантовую физику для исследования квантовой физики.
Эта интуиция со временем становится реальностью. Фактически, за несколько десятилетий непрерывная миниатюризация интегральных схем, составляющих аппаратное обеспечение современных компьютеров, приблизила отдельные ячейки памяти к масштабу атомов. В этих размерах правил классической физики уже недостаточно для описания их поведения: вступают в игру эффекты квантовой механики.
Ричард Фейнман в 1959 году