«Многому нужно научиться»: аргентинец работает с лауреатом Нобелевской премии по физике 2025 года в области квантовых вычислений, выполняя сложную миссию

Родриго Кортиньяс был немного в плохом настроении во время конференции в Барселоне. Он приехал из Парижа, где защищал докторскую диссертацию по физике после получения степени в Университете Буэнос-Айреса (UBA). Но лекции его не убеждали. Случайно он зашел на одну из них, чтобы убить время с чашкой кофе и печеньем в руке. И то, что он увидел и услышал, поразило его, как он вспоминает сегодня. Это была лекция о том, как уловить и обратить вспять квантовый скачок, которую читал французский ученый, которого он не знал, но который настолько поразил его, что он подошел к нему после окончания выступления: они остались пить кофе и болтать о экспериментах по квантовой механике в течение трех часов, просто стоя в коридоре конференц-зала. Когда они расстались, француз сказал ему, что если ему понадобится работа, пусть позвонит ему. Два года спустя Кортиньяс так и сделал и оказался в Йельском университете в США. Французский ученый звали Мишель Деворе, и в этом году он был удостоен Нобелевской премии по физике. Сейчас аргентинец и француз занимаются разработкой и реализацией экспериментов, которые в конечном итоге могут привести к созданию квантового компьютера — устройства с такой вычислительной мощностью, которая оправдывает миллиарды долларов, которые компании и правительства вкладывают в эту идею, чтобы быть первыми. Цель состоит в том, чтобы в рабочем устройстве в видимом масштабе воспроизвести парадоксальные характеристики того, что происходит на атомном и субатомном уровне. Кортиньяс и Деворе работают над тем, как сделать это возможным, в частности, с помощью туннеля, который пропускает электроны через физический барьер: они переходят с одной стороны на другую через своего рода контур, не проходя через середину (это часть квантового удивления). «Мы можем видеть колебания с одной стороны на другую соединения (или соединения). Это волна электронов, которая идет туда и обратно, и то же самое в обратном направлении. Это и есть кубит, минимальная единица функционирования этих компьютеров», — говорит Кортинас LA NACION. Ключом к делу, к большой мощности квантовых компьютеров, является суперпозиция. Классические компьютеры могут выполнять только одну операцию за раз; с новыми компьютерами можно выполнять много операций одновременно. «И это число растет экспоненциально: с 100 кубитами можно выполнить 2 в 100-й степени, а с 300 — 2 в 300-й степени... 2 в 300-й степени — это количество атомов во Вселенной. С 300 кубитами можно выполнять огромные параллельные вычисления», — добавляет Кортиньяс, который живет в Санта-Барбаре, Калифорния, и несколько недель назад посетил Буэнос-Айрес, чтобы выступить с докладом на факультете физики Университета Буэнос-Айреса. В любом случае, несмотря на объявления и частичные достижения, квантовый компьютер все еще остается потенциальной, развивающейся технологией; остается много технических вопросов, которые необходимо решить, таких как обработка ошибок, которые все еще встречаются в реальных квантовых компьютерах. Есть даже эксперты, такие как сам Кортиньяс, которые считают, что отсутствуют некоторые теоретические основы, касающиеся того, как происходит переход от классической к квантовой механике. «В какой срок квантовые компьютеры будут готовы к использованию — один из самых часто задаваемых вопросов. Говорят о десяти годах, но я считаю, что не следует ставить сроки, потому что это очень фундаментальный проект, в котором еще многому нужно научиться. Некоторые говорят, что это всего лишь инженерная проблема и что скоро она будет решена, потому что все понятно, но для меня есть фундаментальные вопросы, такие как то, будут ли большие системы по-прежнему вести себя квантово или они столкнутся с препятствиями», — добавляет он. Нужно идти, проводить эксперименты и смотреть, что будет, предлагает Кортиньяс. «Но за технологией стоит фундаментальный вопрос о том, как устроена природа, тот самый, который не давал спать Альберту Эйнштейну, Вернеру Гейзенбергу и Максу Планку, если назвать только некоторых пионеров столетней давности: эта область перехода между загадочной квантовой реальностью (где атомы находятся в двух местах одновременно, перепрыгивают через стены, не проходя через них, и создают эффекты на расстоянии) и повседневной жизнью, где причины и следствия кажутся более или менее разумными для человеческого разума. Примечательно, что такие компьютеры, если их удастся наконец изготовить, будут иметь компоненты из двух миров, которые, казалось бы, не пересекаются, и, возможно, устройства такого типа помогут разгадать загадку о том, как устроена вселенная. «Здесь речь идет о теоретическом вопросе: в некотором смысле компьютеры сегодня уже являются самым большим квантовым объектом во вселенной. Ничто другое не работает в таких масштабах, потому что природа ведет к классике», — говорит аргентинец. «Исторически сложилось так, что большие объекты должны быть классическими: можно создать что-то большое, что останется квантовым, и это удалось Деворету [и другим лауреатам Нобелевской премии 2025 года, Джону М. Мартинису и Джону Кларку, в экспериментах, начатых в 1980-х годах]». Кортинас указывает на положительные и отрицательные стороны возможного создания квантового компьютера. «Есть много сомнений относительно того, что может произойти», — признает он. С одной стороны, квантовые компьютеры могут сэкономить много энергии при выполнении определенных вычислений по сравнению с обычными компьютерами. С другой стороны, уже ведутся приготовления к атакам на зашифрованные системы безопасности, поскольку предполагается, что новые компьютеры смогут легко расшифровать все. В этом заключается часть объяснения мегаинвестиций государственного и частного секторов. Кроме того, они обладают «почти бесконечным» потенциалом в различных сферах человеческой жизни. Наконец, Кортиньяс отмечает связь с другой происходящей революцией — революцией в области искусственного интеллекта. «Квантовые компьютеры могут генерировать данные для более эффективного обучения моделей ИИ, помогая ИИ стать более интеллектуальным». Он добавляет, что ИИ питается классической информацией, но можно представить, что ему предоставляются квантовые данные, и он начинает мыслить квантовой логикой. «Может возникнуть диалог между квантовыми вычислениями и ИИ, это одна из самых многообещающих вещей», — отмечает он. И заключает: «Единственный путь, который есть у людей, чтобы произвести революцию и создать новые теории, как в свое время теория относительности Эйнштейна, — это построение квантового компьютера; это как космический телескоп Хаббл, который позволит увидеть то, что никогда раньше не видели». Ответы на некоторые из этих вопросов появятся в следующем десятилетии».