В 1997 году Deep Blue, компьютер, созданный компанией IBM, победил чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова. Этот факт доказал, что машины превосходят людей не только в выполнении повторяющихся и автоматических задач, но и в сложных расчетах в математике, физике или статистике. Сегодня, с приходом искусственного интеллекта, классические компьютеры уже достигли значительных успехов в обработке больших объемов данных. Но если классическая информатика способна на такое, то какие возможности откроются с внедрением квантовых технологий ?

Давайте вспомним, что классические компьютеры работают на процессорах, которые реагируют только на значения 1 или 0 — это бинарная система «да» или «нет». В отличие от них, квантовые компьютеры используют принципиально иной подход, основанный на суперпозиции двух базовых состояний. Это означает, что между «да» и «нет» такие компьютеры имеют множество промежуточных состояний, формирующих практически бесконечное количество вариантов. Такой механизм позволяет квантовым вычислениям решать задачи гораздо быстрее и эффективнее.

На языке математики, или битов (от английского «binary digits»)… Однако важно понять, что бит представляет собой одно из двух состояний (0 или 1) в двоичной системе. В свою очередь, кубит (qubit, от quantum bit) имеет два базовых состояния, но может существовать также в суперпозиции этих состояний, то есть в непрерывном ряде промежуточных состояний. Пример поможет лучше понять это: классический бит подобен монете, лежащей на столе, которая может быть либо орлом, либо решкой. А кубит — это как монета, вращающаяся в воздухе, её состояние можно измерить в одном из множества промежуточных положений между орлом и решкой.

Теперь, в математических терминах: если процессор классического компьютера выполняет N расчётов за единицу времени с использованием N битов, то квантовый процессор , используя те же N кубитов за ту же единицу времени, сможет выполнить 2N расчётов. Таким образом, если классический процессор выполняет 10 расчётов с 10 битами, квантовый процессор выполнит 2¹⁰ с 10 кубитами, то есть 1.024 расчёта. При этом алгоритмы, требующие много последовательных расчетов в классической вычислительной технике, в квантовых вычислениях могут выполняться параллельно и одновременно, что позволяет реализовать их за один шаг.

Следовательно, когда квантовые компьютеры преодолеют текущие технические ограничения (прогнозы указывают на 2035 год), они обеспечат экспоненциальный рост скорости обработки, исключительную точность вычислений и значительно большую вычислительную мощность. Без сомнения, с такой потенциальной возможностью квантовые технологии трансформируют все отрасли, включая архитектуру , проектирование и строительство .

Однако ключевой вопрос заключается в следующем: сможем ли мы использовать квантовые компьютеры для решения тех же задач, связанных с архитектурой и строительством , но делать это гораздо быстрее? Или, быть может, эта трансформация достигнет глубины, которую сейчас даже трудно себе представить? Смогут ли эти компьютеры полностью автоматизировать процессы проектирования и строительства, требуя от нас лишь минимальной помощи? Возможно ли, что они смогут расшифровывать наши мозговые волны, чтобы создавать идеальные модели зданий? В любом случае, очевидно, что квантовые вычисления ускорят все процессы, связанные с архитектурой и строительством , и помогут выполнять их с исключительной точностью.

От генеративного дизайна, который будет значительно быстрее и точнее реагировать на указания дизайнеров и архитекторов, создавая более реалистичные модели (возможно, неотличимые от реальности), до открытия новых материалов и их атомной симуляции. Благодаря интеллектуальному проектированию , квантовые технологии могут помочь в разработке более прочных и экологичных строительных материалов, оптимизации энергоэффективности зданий и создании инновационных методов строительства .

Помимо этого, квантовые вычисления могут революционизировать планирование городов, бюджетирование проектов, прогнозирование сроков службы зданий и анализ сложных систем. От городского развития и создания сетей транспорта, водоснабжения, энергетики до анализа сложных систем — список потенциальных применений квантовых технологий в архитектуре и строительстве практически бесконечен.

Ясно одно: когда мы получим доступ к полноценным квантовым компьютерам , ничего не останется прежним, в том числе архитектура и строительство . Однако, несмотря ни на что, креативность и понимание культурного и социального контекста, являющиеся ключевыми элементами архитектуры , вероятно, останутся нашими единственными прерогативами. Или нет?

Источники: Berkeley Nucleonics Corp, IBM, INJ Architects.
Изображение в зголовке: IBM Research — CC BY 2.0