ВтКогда Лоуренс Гасман еще в 1970-х годах искал тему для докторской диссертации, компьютерные лаборатории уже были полны умных людей, предлагающих умные исследования в области искусственный интеллект. «Но проблема заключалась в том, что нам не на чем было их запускать», — говорит он. «Необходимых процессоров просто не существовало».
Потребовалось полвека, чтобы вычислительные мощности догнали потенциал ИИ. Сегодня, благодаря мощным чипам, таким как графические процессоры калифорнийской компании Nvidia, генеративный искусственный интеллект, или поколение искусственного интеллекта, революционизирует то, как мы работаем, учимся и потребляем развлечения, давая людям возможность создавать индивидуальные статьи, изображения, видео и музыка в мгновение ока. Эта технология породила множество конкурирующих потребительских приложений, предлагающих улучшенное распознавание голоса, графический дизайн и даже программирование.
Теперь ИИ готов получить еще один импульс от радикально новой формы вычислений: квантовый. «Quantum потенциально может сделать некоторые действительно замечательные вещи с помощью ИИ», — говорит Гасман, основатель Inside Quantum Technology.
Вместо того, чтобы полагаться на двоичные «биты» традиционных вычислений — переключатели, обозначаемые как 1 и 0, — квантовые используют многовариантные «кубиты», которые существуют в некотором проценте обоих состояний одновременно, что похоже на монету, вращающуюся в воздухе. Результатом является экспоненциальное увеличение вычислительной мощности, а также улучшенная способность интуитивно имитировать естественные процессы, которые редко соответствуют двоичной форме.
В то время как приложения поколения ИИ, ориентированные на потребителя, сделали его влияние более масштабным и немедленным, квантовое больше ориентировано на промышленность, а это означает, что некоторые недавние вехи ускользнули из поля зрения. Тем не менее, они потенциально могут ускорить революцию искусственного интеллекта.
«Генераторный ИИ — одно из лучших достижений, которые произошли с квантовыми вычислениями», — говорит Радж Хазра, генеральный директор квантового стартапа Quantinuum из Колорадо. «И квантовые вычисления — одно из лучших достижений в развитии генеративного искусственного интеллекта. Они два идеальных партнера».
В конечном счете, ИИ полагается на способность обрабатывать огромные объемы информации, и именно в этом квантовые технологии превосходят друг друга. В декабре IBM представила свой новейший процессор, получивший название Цапля, который может похвастаться 133 кубитами, лучшим за всю историю компании показателем снижения ошибок и возможностью объединения в рамках своего первого модульного квантового компьютера System Two. Кроме того, IBM представила еще один чип, Condor, который имеет 1121 сверхпроводящий кубит, расположенный в виде сот. Это достижения, которые означают, что «теперь мы вступаем в то, что я называю «квантовой полезностью», когда квант используется в качестве инструмента», — рассказал TIME Джей Гамбетта, вице-президент IBM Quantum.
Поскольку кубиты являются невероятно тонкими субатомными частицами, они не всегда ведут себя одинаково, а это означает, что квантовая энергия зависит как от увеличения общего числа кубитов для «проверки» их расчетов, так и от повышения точности каждого отдельного элемента. Различные технологии, используемые для создания квантового эффекта, отдают приоритет различным сторонам этого уравнения, что делает прямые сравнения очень сложными и усиливает загадочную природу технологии..
IBM использует сверхпроводящие кубиты, которые требуют охлаждения почти до абсолютного нуля для снижения теплового шума, сохранения квантовой когерентности и минимизации взаимодействия с окружающей средой. Однако Quantinuum использует альтернативную технологию «захваченных ионов», которая удерживает ионы (заряженные атомы) в вакууме с помощью магнитных полей. Эта технология не требует охлаждения, хотя считается, что ее сложнее масштабировать. Однако в апреле Quantanium заявила, что достигла точности своих кубитов на уровне 99,9%.
«Подход с использованием захваченных ионов намного опережает все остальные», — говорит Хазра. Гамбетта, в свою очередь, утверждает, что сверхпроводящий квант имеет преимущества с точки зрения масштабирования, скорости квантовых взаимодействий и использования существующих полупроводниковых и микроволновых технологий для более быстрого прогресса.
Для беспристрастных наблюдателей решение еще не решено, поскольку множество конкурирующих нелинейных показателей не позволяют определить, кто на самом деле лидирует в этой гонке.. «Это совершенно разные подходы, оба многообещающие», — говорит Скотт Лайкенс, руководитель глобального ИИ и инновационных технологий бизнес-консалтинговой компании PwC. «Мы до сих пор не видим явного победителя, но это интересно».
В чем Гамбетта и Хазра сходятся во мнении, так это в том, что квантовая технология имеет потенциал в сочетании с искусственным интеллектом для получения действительно потрясающих гибридных результатов. «Мне бы хотелось увидеть квантовый подход для ИИ и ИИ для квантового подхода», — говорит Гамбетта. «Синергия между ними и развитие технологий в целом имеют большой смысл».
Хазра соглашается, говоря, что «генеративному ИИ нужна мощь квантовых вычислений, чтобы добиться фундаментальных успехов». По мнению Хазры, Четвертую промышленную революцию возглавит генеративный искусственный интеллект, но он будет опираться на мощь квантовых вычислений. «Рабочая нагрузка ИИ и вычислительная инфраструктура квантовых вычислений необходимы».
Эту точку зрения разделяют в Тихоокеанском регионе и в Китае, где инвестиции в квантовые технологии оцениваются примерно в 25 миллиардов долларов, что затмевает остальной мир. Ведущий китайский эксперт по квантовым технологиям профессор Пан Цзяньвэй разработал квантовый компьютер Цзючжан, который, по его словам, может выполнять определенные виды вычислений, связанных с искусственным интеллектом, примерно в 180 миллионов раз быстрее, чем лучший в мире суперкомпьютер.
В бумага опубликованная в рецензируемом журнале Physical Review Letters в мае прошлого года, Цзючжан обработал более 2000 образцов двух распространенных алгоритмов, связанных с искусственным интеллектом — Монте-Карло и имитации отжига — на что у самого быстрого в мире классического суперкомпьютера ушло бы пять лет менее чем за секунду. В октябре Пан обнародован Цзючжан 3.0, который, по его утверждению, в решении определенных задач был в 10 квадриллионов раз быстрее, чем классический суперкомпьютер.
Цзючжан использует третью форму квантовой технологии — свет или фотоны, — а Пань широко прославляется как китайский король квантовой технологии. Профессор физики Университета науки и технологий Китая, Пан в 2016 году запустил Micius, первый в мире спутник квантовой связи, который год спустя переправил запутанные фотоны между Землей для первого в мире квантово-защищенного видеозвонка.
Мициуса считают моментом квантового «Спутника», что побудило американских политиков направить сотни миллионов долларов в квантовую информатику через Национальная квантовая инициатива. Законопроекты, такие как Закон об инновациях и конкуренции 2021 года выделили 1,5 миллиарда долларов на исследования в области коммуникаций, включая квантовые технологии. Предложение администрации Байдена Бюджет 2024 года включает 25 миллиардов долларов на «новые технологии», включая искусственный интеллект и квантовые технологии. В конечном счете, потрясающая вычислительная мощь квантовой технологии вскоре сделает всю существующую криптографию устаревшей, создавая мигрень в области безопасности для правительств и корпораций во всем мире.
Потенциал Quantum для ускорения искусственного интеллекта также применим к кипящей технологической конкуренции между мировыми сверхдержавами. В 2021 году Министерство торговли США добавило восемь китайских организаций, занимающихся квантовыми вычислениями, в свой список организаций. утверждая они «поддерживают военную модернизацию Народно-освободительной армии» и перенимают американские технологии для разработки «анти-стелс- и противолодочных приложений, а также способности взламывать шифрование».
Эти ограничения согласуются с рядом мер, направленных на амбиции Китая в области искусственного интеллекта, в том числе в прошлом году. блокировка Nvida от продажи чипов искусственного интеллекта китайским фирмам. Вопрос в том, тормозит ли конкуренция между двумя ведущими экономиками мира общий прогресс в области искусственного интеллекта и квантовых технологий или подталкивает каждую страну к ускорению этих технологий. Ответ может иметь далеко идущие последствия.
«ИИ может ускорить квантовые вычисления, а квантовые вычисления могут ускорить ИИ», — генеральный директор Google Сундар Пичаи. сказал Обзор технологий MIT в 2019 году. «И я думаю, что коллективно это то, что нам понадобится, чтобы в конечном итоге решить некоторые из самых трудноразрешимых проблем, с которыми мы сталкиваемся, таких как изменение климата».
Тем не менее, и США, и Китай должны преодолеть одно и то же препятствие: таланты. Хотя лишь несколько университетов во всем мире предлагают квантовую физику или механику, специальные курсы по квантовым вычислениям встречаются еще реже, не говоря уже о профессиональных знаниях по различным специальностям. «Обычно самый ценный и самый дефицитный ресурс становится основой вашего конкурентного преимущества», — говорит Хазра. «И прямо сейчас в квантовом виде это люди, обладающие этими знаниями».
