Квантовые технологии — это не типичная технологическая гонка

В 2017 году китайские исследователи использовали Мициус — первый в мире «квантовый спутник» — для создания надежной и защищенной видеосвязи между Пекином и Веной. Этот подвиг продемонстрировал лидерство Китая в области квантовых коммуникаций, и с тех пор сравнения до запуска первого спутника 60 лет назад доказано неотразимый. я был виновен в тоже сравниваю. Как и Sputnik, разве Мициус не стал началом новой технологической гонки между двумя великими державами?

В условиях обострения напряженности между США и Китаем легко провести аналогии с холодной войной. Но квантовая гонка не похожа на космическую гонку или большинство других технологических гонок. Это потому, что квантовая технология — несмотря на название — это больше наука, чем технология. Мицюс, например, по сути является физическим экспериментом, а слово «компьютер» — почти неправильное название современных квантовых компьютеров, у которых нет ни одной из типичных функций, которые мы связываем с нашими компьютерами, надежно работающими на классической физике.

Риски квантовых технологий для национальной безопасности преувеличены

Некоторая путаница связана с приукрашенными заявлениями о том, чего могут достичь квантовые технологии. Нам говорят, что сегодняшние рудиментарные квантовые сети приведут к квантовому интернету, который задействует силу квантовой запутанности и произведет революцию во всех наших коммуникациях. В стандартном рекламном предложении квантовых компьютеров упоминается их потенциал для улучшения машинного обучения, улучшения логистики и создания революционных новых материалов. Некоторые квантовые пиарщики были достаточно смелыми, чтобы заявить, что квантовые компьютеры помогут решить проблему изменения климата. Большой, если правда.

Этот разговор частично подкрепляется серьезными капиталовложениями как со стороны правительства, так и со стороны частного бизнеса. IBM, Google и Microsoft вложили серьезные средства в разработку квантовых технологий. Квантовые предприятия также финансируются банками, больницами и авиакомпаниями. МакКинзи отчет предсказывает — используя неясные методы — что к 2035 году только квантовые вычисления станут индустрией на 1,3 триллиона долларов.

Прежде чем деньги заговорили, первоначальная претензия квантовых технологий на известность, которая вывела их с эзотерической теоретической площадки физиков на внимание Министерства обороны США, была статья 1994 года математиком Петром Шором. В нем Шор доказал, что квантовый компьютер может быстро находить простые делители (например, 77 состоит из двух простых делителей, 7 и 11). Этот, казалось бы, обыденный факт имеет решающее значение, поскольку безопасность схем шифрования с открытым ключом основывается на том факте, что классические компьютеры медленно находят простые множители. Смысл алгоритма Шора заключается в том, что будущие квантовые компьютеры теоретически могут взломать шифрование, которое защищает целый ряд данных — пароли к веб-сайтам, электронные письма, банковские транзакции и т. д. Практически в одночасье квантовые технологии стали элементом национальной безопасности.

Утверждения о том, что квантовые технологии помогут решить проблему изменения климата, настолько преувеличены, что их следует отнести к категории змеиного масла.

Три десятилетия спустя страх перед тем, что квантовые компьютеры разрушат цифровую безопасность, все еще часто приводится в качестве аргумента в пользу квантовых компьютеров или технологии квантовой связи, такой как Micius, которая защитит от них. Но этим опасениям не хватает важного контекста. В настоящее время квантовые компьютеры имеют не более нескольких сотен подверженных ошибкам кубитов (квантовый аналог битов). В 2019 году попытка разложить число 35 с помощью квантового компьютера не удалось из-за этих ошибок. Оценки разнятся, но большинство анализов показывают, что потребуются миллионы кубитов для реализации алгоритма Шора для взлома шифрования с открытым ключом, в котором используются числа, намного превышающие 35. уже идентифицированные схемы шифрования которые устойчивы к квантовым атакам и скоро будут развернуты.)

Эти предостережения широко применимы к квантовым технологиям: они подвержены ошибкам, требуют огромного масштабирования и значительно уступают существующим классическим решениям. Квантовые компьютеры в ближайшее время не пригодятся банкам, больницам или авиакомпаниям. Утверждения о том, что квантовые технологии помогут решить проблему изменения климата, настолько преувеличены, что их следует отнести к категории змеиного масла.

… если квантовая технология находится в зачаточном состоянии, ее не следует рассматривать в том же свете, что и полупроводники и другие важные в настоящее время технологии.

Хайп вокруг квантовых технологий и влияние на геополитику

Вся эта шумиха вокруг квантовых технологий исказила попытки вписать их в геополитический анализ. Например, Австралийский институт стратегической политики включил квантовые вычисления в число «ключевых областей» своей деятельности. его оценка из 44 технологий — наряду с такими категориями, как вакцины, полупроводники и искусственный интеллект. Во время слушаний в Конгрессе США «Развитие американского лидерства в квантовых технологиях»члены Конгресса выразили аналогичные опасения группе экспертов, спросив об экспортном контроле над квантовыми технологиями, о прогрессе Китая в области квантовой сети и о том, почему США не выпустили конкурента Micius.

Тот факт, что США отстали в этой области квантовых технологий, не имеет большого значения.

Некоторые обсуждения квантовых технологий включают предостережения, чтобы умерить ажиотаж. Внешняя политика колонка от марта под названием «США хотят убедиться, что Китай не сможет догнать квантовые вычисления» отмечает, что «эта область все еще находится в зачаточном состоянии, а современные квантовые компьютеры подвержены ошибкам и не имеют реального применения». Но в статье не рассматривается то, что это означает: если квантовая технология находится в зачаточном состоянии, ее не следует рассматривать в том же свете, что и полупроводники и другие важные в настоящее время технологии.

Таким образом, сравнение Micius со Sputnik действительно полезно. В 60-х последовавшая за этим космическая гонка изменила отношения между США и СССР. Ракетная техника произвела революцию в военном деле и средствах связи. Появление GPS даже изменило как мы занимаемся сельским хозяйством. С возможным прибытием людей на Луну космическая гонка изменила наше место в космосе. Прошло семь лет с момента запуска Micius, и ничего подобного не произошло. Тот факт, что США отстали в этой области квантовых технологий, не имеет большого значения. В конце концов, с точки зрения прагматичного пользователя, Мициус не сделал ничего нового. Зашифрованные видеозвонки — обычное дело для миллионов пользователей Zoom каждый день.

Совсем недавно Китай продвинулся вперед в разработке фотонных квантовых компьютеров. Опять же, слово «компьютер» — неправильное название — эти устройства состоят из сложной системы лазеров и зеркал, чтобы создать беговую дорожку для фотонов, частиц света. Из-за этого они могут решать только ограниченный тип задач. В мае команда Университета науки и технологий Китая (USTC) опубликовано их последние результаты: фотонному квантовому компьютеру понадобилось меньше секунды, чтобы решить задачу, на решение которой у классического суперкомпьютера ушло бы пять лет. Удивительный! Тем временем США, специализирующиеся на других типах архитектур квантовых вычислений, не настолько сосредоточены на фотонных квантовых компьютерах. Разрыв, кажется, не имеет значения в общей схеме вещей.

Отнесение квантовых технологий к той же степени секретности и беспокойства, что и ядерное оружие или другие военные технологии, скорее всего, предотвратило бы это, что привело бы к менее здоровой конкуренции и, вполне возможно, к замедлению прогресса.

Отсутствие практического применения не означает, что квантовые технологии неинтересны с научной точки зрения — это далеко не так. Такие исследователи, как ученые из USTC, постоянно узнают что-то новое о теоретической информатике, которая определяет то, как мы решаем проблемы, и о физических системах, на которых построены квантовые технологии. С моей точки зрения, как журналиста-физика, некоторые из самых продуктивных и захватывающих научных достижений за последние несколько лет были связаны с квантовыми технологиями. Битва взад и вперед, чтобы увидеть, квантовые компьютеры или классические компьютеры быстрее решают такие проблемы, как, например, генерация случайных чисел, научно увлекательный. С практической точки зрения это бесполезно.

Научное сотрудничество

Квантовые технологии, рассматриваемые как наука, а не как развертываемая технология, играют совершенно иную роль на геополитической арене. В науке гораздо больше возможностей для сотрудничества — исследователи в академических учреждениях переписываются и работают вместе, укрепляя связи, которые можно использовать для дипломатии. США и Китай десятилетиями поддерживали прочные исследовательские связи, отчасти благодаря соглашение 1979 года между двумя правительствами, что позволило исследователям работать вместе. Несмотря на недавнюю напряженность, США и Китай остаются основными партнерами друг друга в исследованиях.

Поскольку дискуссии о геополитической значимости квантовых технологий продолжаются, стоит помнить о научной стороне. Квантовые исследователи из США и Китая по-прежнему выигрывают от открытых каналов связи. Отнесение квантовых технологий к той же степени секретности и беспокойства, что и ядерное оружие или другие военные технологии, скорее всего, предотвратило бы это, что привело бы к менее здоровой конкуренции и, вполне возможно, к замедлению прогресса.

Связанный: Китайские хакерские группы: Поддержание критической инфраструктуры в кибербезопасности | Успехи Китая в области ИИ: многообещающе, но не без проблем | Запрет Micron: будет ли победитель в войне чипов между Китаем и США? | Технологическая война: подражание США политике Китая в корне ошибочно | ИИ это мы, мы ИИ | Как геополитика кардинально изменит экосистему производителей чипов