Квантовое превосходство Митио Каку: обзор книги о революции в вычислениях

Введение

Митио Каку, американский физик-теоретик и один из самых известных популяризаторов науки нашего времени, в май 2023 года выпустил одиннадцатую книгу – “Quantum Supremacy: How the Quantum Computer Revolution Will Change Everything” (“Квантовое превосходство: Революция в вычислениях, которая изменит всё”). Произведение сразу же стало бестселлером New York Times и привлекло внимание как широкой публики, так и критиков из научного сообщества. Данная работа посвящена одной из самых перспективных технологий XXI века – квантовым вычислениям и их потенциальной способности решить глобальные проблемы человечества, от изменения климата до неизлечимых болезней.

Однако с момента выхода книга стала предметом интенсивной критики в научных кругах. Эксперты в области квантовых вычислений указывают на фактические неточности и потенциально вводящие в заблуждение утверждения о возможностях квантовых компьютеров. Это создало интересный парадокс: книга, позиционирующаяся как путеводитель по квантовой революции, согласно некоторым экспертам, может оставить читателя менее информированным о предмете, чем он был до прочтения.​

Структура и содержание: от теории к приложениям

Книга организована таким образом, чтобы последовательно провести читателя от фундаментальных концепций квантовой механики к потенциальным приложениям технологии. Первые пять глав (“Введение”, “Конец цифровой эпохи”, “Восход квантовой механики”, “Рассвет квантовых компьютеров” и “Гонка началась”) посвящены истории развития квантовой физики и объяснению основных принципов квантовых вычислений.​

Каку начинает с исторического контекста, объясняя, как закон Мура – предположение о том, что мощность компьютеров удваивается каждые 18 месяцев – приближается к своему пределу. Микрочипы уже невозможно уменьшать дальше без риска расплавления или короткого замыкания. Это создаёт необходимость в принципиально новой парадигме вычислений, какой и являются квантовые компьютеры.​

Затем Каку вводит основные концепции: кубиты (квантовые биты), которые в отличие от классических битов могут одновременно находиться в состояниях 0 и 1; квантовую суперпозицию – способность квантовых систем существовать в нескольких состояниях одновременно; и квантовую запутанность – явление, при котором кубиты связаны таким образом, что состояние одного влияет на другие. Эти концепции объясняются достаточно доступным языком, хотя и с некоторыми упрощениями.​

Оставшиеся одиннадцать глав (с 6-й по 16-ю) посвящены потенциальным приложениям квантовых компьютеров в решении человеческих проблем: происхождение жизни, экология, сельское хозяйство, энергетика, медицина, генетическое редактирование, искусственный интеллект, бессмертие (как биологическое, так и цифровое), глобальное потепление, ядерный синтез и космология.​

Сильные стороны: доступность и увлекательность

Основной подвиг Каку как популяризатора науки – это его способность сделать сложные научные концепции понятными для широкой аудитории. Читатели на разных платформах единогласно отмечают, что книга написана простым, образным и доступным языком. В отличие от некоторых популяризаторов (упоминаются Стивен Хокинг и другие), Каку не боится включать новые и интересные идеи, не занимаясь чрезмерным разжёвыванием тривиальных концепций.

Вторая сильная сторона – историческое измерение. Первые главы представляют хорошо структурированный рассказ о развитии квантовой физики, начиная с классической механики Ньютона и переходя к революционным открытиям Планка, Бора, Гейзенберга и Шрёдингера. Этот исторический контекст помогает читателю понять, как человечество пришло к идее квантовых вычислений, и делает повествование более живым и интересным.

Третье преимущество – охват множества потенциальных приложений. Каку не ограничивается одной или двумя областями, а демонстрирует, как квантовые компьютеры могли бы революционизировать медицину (от разработки новых лекарств до понимания сложных белков, вызывающих Альцгеймер и боковой амиотрофический склероз), сельское хозяйство (создание дешёвых удобрений для голодающего мира), энергетику (реализация управляемого ядерного синтеза) и многое другое.

Критические замечания: от фактических ошибок к методологическим проблемам

Несмотря на достоинства в популяризации, книга столкнулась с серьёзной критикой от специалистов в области квантовых вычислений, самая известная из которых исходит от Скотта Ааронсона, компьютерного учёного из Техасского университета.​

Проблема с “10,000 лет”

На первой же странице Каку пишет: “Google раскрыло, что их квантовый компьютер Sycamore мог решить математическую задачу за 200 секунд, на что мировому самому быстрому суперкомпьютеру потребовалось бы 10,000 лет”. Это утверждение, основанное на заявлении Google в 2019 году, требует значительного контекстуального уточнения.​

Когда Google объявил о достижении “квантового превосходства”, компания действительно заявила, что Sycamore выполнит расчёт за 200 секунд, а суперкомпьютер Summit потребовалась бы примерно 10,000 лет для прямого моделирования. Однако IBM быстро возразила, что используя более умные алгоритмические подходы и огромные объёмы хранилища на диске, они могли бы выполнить то же самое за примерно 2.5 дня. Хотя 200 секунд против 2.5 дней всё ещё представляет значительный прирост производительности (примерно 1000-кратный), это совершенно отличается от утверждения о 10,000 лет.​

Фундаментальные ошибочные представления

Ааронсон указывает на два фундаментальных неправильных представления, которые пропагандирует Каку:​

1. Квантовые компьютеры меняют то, что можно вычислить: Это неверно. Квантовые компьютеры могут вычислить всё то же самое, что и классические компьютеры. Их преимущество заключается в скорости для определённых задач, а не в расширении класса вычислимых функций.
2. Квантовые компьютеры анализируют все возможные пути одновременно: Это известное упрощение, которое часто используется в популяризации, но не совсем верно. Квантовый компьютер при измерении выдаёт один случайный результат из суперпозиции, а не “анализирует все пути”.​

Проблема с примерами приложений

Возможно, самая серьёзная критика касается примеров практических применений. Каку предлагает использовать квантовые компьютеры для анализа настроений в обработке естественного языка (NLP) для предотвращения пандемий. Однако анализ настроений – это задача, которая эффективно решается на классических компьютерах с использованием стандартных алгоритмов машинного обучения. Предположение, что квантовые компьютеры будут здесь полезны, находится на границе абсурда.​

Методологическая проблема: “Может быть” вместо доказательства

Ааронсон подчёркивает, что проблема не в отдельных неточностях (которые неизбежны в популярной науке), а в целостном подходе. Каку начинает с детальных объяснений современного состояния исследований в различных областях (криптография, медицина, энергетика, климат), а затем заканчивает каждый раздел утверждением, что “квантовые компьютеры могут помочь” или “могут вскоре помочь решить эту проблему”.​

Проблема в том, что Каку не предоставляет обоснование, основанное на реальном знании квантовых алгоритмов. Он просто предполагает, что когда вычислительная мощность достаточно возрастёт, все эти проблемы будут решены. Это похоже на магическое мышление: если у нас будет достаточно быстрый компьютер, мы сможем всё моделировать, и лаборатории больше не понадобятся.

Критика структуры и содержания

Читатели, проанализировавшие книгу более критически, отмечают структурные проблемы:

Дисбаланс в освещении тем: Большую часть книги занимает историческое изложение квантовой физики, интерпретации квантовой теории и описание экспериментов. Сведения о реальной архитектуре квантовых компьютеров, кубитах и текущих работающих прототипах занимают всего около десяти страниц. Три из этих страниц посвящены перечислению бесчисленных стартапов, “отчаянно протягивающих лапы” в поисках инвестиций богатых компаний.​

Повторяющиеся главы: Основную часть последних одиннадцати глав занимает рассказ о современном состоянии исследований в конкретной области (рак, энергия, климат, сельское хозяйство), а затем неизменно следует вывод о том, что “если бы у нас были квантовые компьютеры, всё можно было бы смоделировать на уровне математических абстракций, и лаборатории не были бы нужны”. Эта повторяющаяся структура создаёт впечатление, что на самом деле у автора нет глубокого понимания того, как квантовые компьютеры могли бы решить каждую из этих проблем.​

Необоснованный оптимизм: Большинство заключений содержат словосочетания “может”, “возможно”, “может быть”. Читатель остаётся без конкретных причин, по которым эта технология действительно решит данную проблему.​

Что реально происходит в квантовых вычислениях в 2024-2025 годах?

Чтобы оценить уровень оптимизма Каку, важно посмотреть на текущее состояние технологии. По состоянию на январь 2026 года, квантовые вычисления находятся в так называемую эру NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) – эра “шумных промежуточных квантовых” систем.

Исследование Национального центра научных вычислений по энергетике (NERSC) показало, что требования к квантовым ресурсам значительно снизились, а производственные возможности растут стремительно. Однако исследование также предполагает, что материаловедение (проблемы с сильно взаимодействующими электронами) находится ближе всего к достижению квантового преимущества, в то время как проблемы квантовой химии требуют всё менее требовательных алгоритмов.​

Ключевое различие: специалисты говорят о “когда” (когда будут практические приложения в специфических областях), а не о “если” (будут ли вообще). Однако они также предупреждают против завышенных ожиданий, отмечая, что переход от “если” к “когда” может создать давление на компании по выдаче результатов быстрее, чем технология это позволяет.​

Целевая аудитория и контекст использования

Важно отметить, что “Квантовое превосходство” – это не научный труд и не попытка дать полное введение в квантовую информатику. Это популярная научная книга, написанная для общей аудитории.

В этом контексексте Каку относительно успешен. Для читателя без специальной подготовки, желающего получить общее представление о квантовых вычислениях и их потенциальном влиянии на будущее, книга выполняет свою функцию. Язык доступен, примеры увлекательны, и визуальное путешествие от истории физики к возможному будущему хорошо структурировано.​

Однако читатель, уже знаком с квантовой механикой или имеющий специальное образование в области информатики, может обнаружить, что спекулятивные прыжки слишком смелы, а научное обоснование недостаточно.​

Авторский голос и контекст

Каку известен как один из создателей теории струн и автор нескольких бестселлеров, включая “Физика невозможного” и “Будущее разума”. Его характеристический стиль – это оптимизм относительно будущего технологии, сочетающийся с популяризаторским талантом. Однако, как отмечает Ааронсон, это может привести к ситуации, когда научное обоснование отходит на задний план в пользу увлекательного рассказа.

Некоторые критики предполагают, что Каку писал эту книгу не для того, чтобы объективно оценить реальный потенциал квантовых компьютеров, а для того, чтобы рассказать историю о том, как эта технология спасёт человечество. История, конечно, более продаваемая, чем объективный анализ.

Заключение: Между гипе и наукой

“Квантовое превосходство” Митио Каку – это амбициозная книга, которая пытается охватить как историю квантовой физики, так и потенциальное влияние квантовых компьютеров на будущее человечества. Её главная сила – это доступность и увлекательность повествования. Для широкой аудитории, заинтересованной в понимании, как выглядит квантовая революция, это хороший отправной пункт.

Однако книга имеет серьёзные ограничения. Она содержит фактические неточности, базируется на упрощённых или даже неправильных представлениях о возможностях квантовых компьютеров, и её структура часто сводится к повторению схемы “проблема + посулы квантовых компьютеров”. Научное сообщество, особенно эксперты в области квантовых информационных технологий, справедливо критикуют книгу за то, что она создаёт нереалистичные ожидания.

Рекомендация: прочитайте “Квантовое превосходство” если вы:

• Интересуетесь популярной наукой и историей физики
• Хотите получить общее (если не совсем точное) представление о квантовых компьютерах
• Предпочитаете увлекательное повествование техническому анализу
• Готовы критически относиться к оптимистичным заявлениям автора

Избегайте, если вы:

• Ожидаете детального технического анализа квантовых алгоритмов
• Надеетесь на обоснованный анализ реальных практических применений
• Уже имеете специальное образование в области квантовой механики или информатики
• Ищете объективную оценку текущего состояния квантовых вычислений

В целом, “Квантовое превосходство” – это хорошо написанный пример научной популяризации, который, однако, часто путает возможное с вероятным и спекулятивное с доказанным. Её стоимость заключается не в том, чтобы просветить читателя о квантовых вычислениях, а в том, чтобы вдохновить его задумать о том, как технология может изменить будущее – даже если это вдохновение основано на преувеличениях.