Однако в последние несколько лет закон Мура замедлялся[76]. Все упирается в физику. Совершенствование интегральных схем шло по пути сокращения расстояния между соседними транзисторами, что позволяло чем дальше, тем больше натолкать их в микросхему. В 1971 г. расстояние между транзисторами составляло 10 тыс. нанометров. К 2000 г. оно сократилось где-то до сотни нанометров. Сегодня его удалось сократить до пяти, и вот тут-то начались трудности[77]. При таких микроскопических масштабах а это уже молекулярный уровень число задействованных в переносе тока электронов сокращается, и эти полупроводниковые элементы начинают ощущать влияние квантования проводимости, что разрушает их вычислительную способность. Это ставит жесткий физический предел увеличению числа транзисторов, и это лебединая песня закона Мура.
А может, и нет.
«Закон Мура был не первой[78], а только пятой по счету парадигмой, ускорявшей рост соотношения цена/производительность, пишет в книге Закон ускоряющейся отдачи[79] Рэймонд Курцвейл. Мощность вычислительных устройств (в единицу времени) постоянно умножалась, начиная с механических счетных устройств, применявшихся при переписи населения США 1890 года; потом была дешифровочная машина Robinson Алана Тьюринга, взломавшая секретные коды нацистской Enigma, затем ламповая вычислительная машина CBS, предсказавшая избрание Эйзенхауэра в президенты США, далее компьютеры на основе транзисторов, использовавшиеся для первых космических запусков, а потом дошло и до персональных компьютеров на интегральных микросхемах, на один из которых я сейчас надиктовываю этот свой очерк».
Курцвейл отмечает, что всякий раз, когда экспоненциальная технология исчерпывает свою полезность, на смену ей приходит другая. Так дело обстоит и с транзисторами. Сейчас выдвинуто уже с полдюжины решений, предотвращающих конец закона Мура. Исследуются альтернативные способы применения материалов, например замена кремниевых микросхем карбоновыми нанотрубками, что ускорит переключения и улучшит рассеяние тепла. Тестируются и новаторские конструкторские решения, в том числе трехмерные интегральные схемы, которые за счет компактной упаковки увеличивают площадь поверхности для размещения транзисторов. Разработаны и специализированные микросхемы при ограниченной функциональности быстродействие у них фантастическое. Или взять разработанный компанией Apple в 2018 году процессор А12 Bionic[80]: он не только управляет ИИ-приложениями, но и проделывает это с молниеносной скоростью девять триллионов операций в секунду.
Но все это бледнеет в сравнении с квантовыми вычислениями.
В 2002 г. учредитель D-Wave, одной из самых первых компаний, взявшихся создавать квантовые компьютеры, Джорди Роуз выдвинул квантовую версию закона Мура, получившую название закона Роуза[81]. Логика та же, что и у закона Мура: число кубитов в квантовом компьютере каждый год удваивается. Однако закон Роуза характеризуют как «закон Мура на стероидах», поскольку кубиты в суперпозиции обладают намного большей производительностью, чем двоичные биты в транзисторах.
По этой причине у нас не может быть четкого представления о том, какие инновации возникнут, когда квантовые вычисления достигнут уровня технологической зрелости. Но исходя из того, что мы знаем, перспективы завораживающие. Физика и химия, как известно, представляют собой квантовые процессы, и значит, вычисления на кубитах провозгласят для нас, выражаясь словами физика Саймона Бенджамина из Оксфордского университета[82], «золотой век открытия новых материалов, химических соединений и лекарственных препаратов». Квантовые вычисления расширят также возможности искусственного интеллекта, введут новые представления о кибербезопасности и обеспечат имитационное моделирование систем невероятной сложности.
Посмотрим, как квантовые вычисления пригодятся нам в создании новых лекарств.
Вот как это объясняет Чед Ригетти: «[Технология] меняет экономическую основу научных исследований и разработок. Предположим, вы хотите создать новый препарат от рака. Вместо того чтобы строить огромную лабораторию для классических экспериментов и в сотнях тысяч пробирок тестировать свойства сотен тысяч различных соединений, вы сможете произвести большинство исследований в компьютере»[83]. Иными словами, расстояние от продуктивной идеи до готового лекарства должно существенно сократиться.