Квантовое превосходство: Революция в вычислениях, которая изменит всё

Вычислительные мощности резко возросли отчасти потому, что для вытравливания крохотных транзисторов на кремниевом чипе мы можем использовать ультрафиолетовое излучение с меньшей длиной волны. Но аккумуляторная батарея – другое дело. Это довольно грубое устройство, где применяется целый набор экзотических химикатов в сложном взаимодействии. Мощность батарей растет медленно; это трудоемкий процесс, где все делается методом проб и ошибок, а не систематическим уменьшением длины волны УФ-излучения, используемого для травления. Более того, энергия, накопленная в аккумуляторе, составляет крохотную долю от энергии, содержащейся в бензине.

Квантовые компьютеры могли бы это изменить. Не исключено, что они способны смоделировать тысячи возможных химических реакций без необходимости проводить их в лаборатории, чтобы найти наиболее эффективный процесс для супераккумулятора и открыть таким образом дорогу в солнечную эру.

Энергетические и автомобильные компании уже используют квантовые компьютеры первого поколения от IBM в попытках решить проблему аккумуляторных батарей. Они пытаются увеличить емкость и скорость перезарядки для следующего поколения аккумуляторов на основе лития и серы. Но это лишь один способ повлиять на климат. Кроме того, ExxonMobil использует квантовые компьютеры IBM, чтобы создать новые химические вещества для низкоэнергетической переработки и связывания углерода. В частности, сотрудники компании хотят, чтобы квантовые компьютеры могли моделировать разные материалы и определять их химическую природу, например теплоемкость.

Основатель PsiQuantum Джереми О'Брайен подчеркивает, что эта революция не подразумевает создания более быстрых компьютеров. Скорее, она означает решение задач, скажем, сложные химические и биологические реакции, которые никакой традиционный компьютер решить не в состоянии, сколько бы времени мы ему ни дали.

Он утверждает: «Речь идет не о том, чтобы делать что-то быстрее или лучше… речь о том, чтобы в принципе иметь возможность это делать… Эти задачи не по зубам любому традиционному компьютеру, который мы могли бы когда-либо построить… даже если бы взяли каждый атом кремния на планете и превратили его в суперкомпьютер, мы все равно не смогли бы решить… подобные задачи»ssss1.

Еще одним важным аспектом применения квантовых компьютеров может стать обеспечение продовольствием растущего населения Земли. Некоторые бактерии способны без труда извлекать азот из воздуха и преобразовывать его в аммиак; затем аммиак превращают в другие химические вещества, которые становятся удобрением. Именно благодаря этому азотфиксирующему процессу на Земле процветает жизнь, существуют условия для устойчивого воспроизводства растений, которые служат пищей для людей и животных. Когда химики сумели повторить эти реакции в процессе Габера – Боша, началась Зеленая революция. Однако этот процесс требует огромного количества энергии. На него тратится ни много ни мало 2 % общего производства энергии в мире.

Парадоксальная ситуация. Бактерии способны бесплатно делать нечто такое, что в настоящий момент забирает громадную долю мировой энергии.