How Quantum Computers Are Being Built
«Юсеф, включи, пожалуйста, компьютер. Мне нужно кое-что распечатать», — позвала мама Юсефа из кухни. Юсеф, всегда любопытный, замер, нахмурив брови. «Но подожди, мам, кто вообще изобрел компьютеры? Что люди делали до них?» Он помчался в свою комнату, его потертый кожаный блокнот подпрыгивал у бедра, полный решимости найти ответы в своей специальной энциклопедии изобретений.
Юсеф ворвался в свою спальню, оформленную в научной тематике, увешанную плакатами изобретателей и моделями машин. Он практически бросился к книжной полке, схватив древнюю, светящуюся «Энциклопедию изобретений». Как только его пальцы коснулись обложки, комната начала растворяться в кружащихся цветных огнях. Он ахнул, крепко прижимая книгу. «Ну вот, опять!»
Юсеф споткнулся и тяжело приземлился на булыжники. Он огляделся, сбитый с толку. Исчезли светящиеся кристаллы; теперь его окружала шумная мастерская, полная странных приспособлений. Молодой мальчик со средне-коричневой кожей и прямыми светлыми волосами средней длины, заправленными за уши, возился со сложным устройством из вакуумных ламп и проводов. «Где я?» — пробормотал Юсеф, поднимаясь на ноги.
«Ты, должно быть, новый подмастерье!» — воскликнул белокурый мальчик, вытирая жир с рук тряпкой. — «Я Леон. А это один из первых квантовых компьютеров! Мы работаем над увеличением скорости вычислений. До появления таких компьютеров криптографам требовались годы, чтобы расшифровать сообщения. Теперь мы можем делать это гораздо быстрее». Юсеф уставился, широко раскрыв глаза. «Квантовые компьютеры? Но как они работают?»
Леон жестом указал на сложную диаграмму на стене. «Обычные компьютеры используют биты — нули и единицы. Но квантовые компьютеры используют кубиты. Кубиты могут быть нулем, единицей или и тем, и другим одновременно! Это как, по словам философа Артура Шопенгауэра, «Талант попадает в цель, в которую никто другой попасть не может; Гений попадает в цель, которую никто другой не видит». Квантовые вычисления позволяют нам «видеть» решения, которые раньше были невозможны», — объяснил он. Юсеф яростно что-то записывал в своем блокноте.
«Одна из самых больших проблем, — прогремел Диего, входя в мастерскую, — это поддержание стабильности кубитов. Они невероятно чувствительны к помехам. Даже малейшая вибрация или изменение температуры могут сбить расчеты!» Диего, мужчина лет тридцати с небольшим, дородный и мягкий, со светлой кожей теплого оттенка и короткими текстурированными темно-русыми волосами с естественными волнами, отрегулировал циферблат на большом цилиндрическом устройстве. «Вот почему нам нужно экстремальное охлаждение, — проворчал он, — почти до абсолютного нуля — холоднее, чем в открытом космосе!»
«Значит, ты говоришь, что малейшее нарушение может всё испортить?» — спросил Юсеф, широко раскрыв глаза. Диего серьёзно кивнул. «Именно. Мы используем сверхпроводящие материалы, охлаждённые жидким гелием. Это тонкий танец. Но учтите: в две тысячи девятнадцатом году Google заявил, что его квантовый компьютер, Sycamore, может выполнить расчёт за двести секунд, на который самому мощному суперкомпьютеру в мире потребовалось бы десять тысяч лет! Вот какую мощь мы высвобождаем».
Внезапно земля затряслась! Пыль посыпалась с потолка. «Землетрясение!» — крикнул Леон. Ближайший охлаждающий блок опрокинулся, разливая жидкий гелий повсюду. Завыли сирены. «Кубиты! Они потеряют когерентность!» — крикнул Диего, пытаясь поставить блок на место. Юсеф вспомнил что-то, что он читал в энциклопедии о резонансной частоте: некоторые кристаллы могли поглощать вибрации. Схватив свой блокнот, он лихорадочно пролистывал страницы.
— Вот! — крикнул Юсеф, указывая на схему. — Некоторые кристаллы кварца резонируют на частотах, которые гасят вибрации! Если мы сможем разместить их рядом с кубитами... Диего, чье лицо было испачкано грязью, посмотрел на Юсефа с проблеском надежды. Леон быстро набрал горсть кварцевых кристаллов с ближайшей полки и осторожно расположил их вокруг хрупких кубитов. Вибрации уменьшились. Компьютер стабилизировался. — Вы сделали это! — воскликнул Диего.
Внезапно мастерская замерцала, и Юсеф снова оказался в своей комнате, с закрытой на коленях Энциклопедией изобретений. Он побежал на кухню. «Мам! Я знаю, как строятся квантовые компьютеры! Они используют кубиты, которые могут быть нулём и единицей одновременно! И их нужно держать холоднее, чем космос! Ты знала, что к две тысячи двадцать четвёртому году рынок квантовых вычислений может достичь восьмидесяти шести миллиардов?» Его мама улыбнулась, качая головой. «Это потрясающе, Юсеф! А теперь насчёт той печати... Продолжение следует!»