Кристина Капанова и французойка, поддържала бойните самолети Rafale, решиха проблем, над който Джеф Безос и Бил Гейтс се блъскат от години

С помощта на гениалните физици Нютон, Паули, Уигнър, Борн и Опенхаймер вместо квантов компютър те създадоха квантов чип

Джаджата е колкото кутия за обувки, но ускорява сегашните суперкомпютри до над 5 хил. пъти

В съветническия борд на канадската компания е и помощникът на бившия директор на ЦРУ

Когато се съберат българка и французойка - едната от най-големите ни надежди в изкуствения интелект и квантовите изчисления, а другата – старши офицер и инженер от Военноморските сили на Франция, поддържала IT системите на бойните самолети Rafale, могат да се случат наистина фантастични неща. Но когато тези две дами обединят любовта си към технологиите с теориите на гениите във физиката и квантовата механика Нютон, Волфганг Паули, Макс Борн, Робърт Опенхаймер и Юджийн Уигнър, какво ли може да се случи?

Нещо, за което в момента Илон Мъск, Джеф Безос, Бил Гейтс, гиганти като Google и IBM биха дали мило и драго, за да го получат. Но докато силициевите “момчета” са в яростна надпревара и преследват мечтата си за квантов компютър, момичетата Кристина Капанова и Аурели Хелуис избраха друг подход. Те казаха: „Няма да участваме в това състезание“ и типично по женски излязоха с решение, което постига същите цели, но много по-лесно и интелигентно. Те създадоха квантов чип или квантова аналогово-изчислителна технология, която може да ускори изчисленията и да даде възможност да се правят симулации на задачи, недостъпни с днешните високопроизводителни системи. Така програмисти по цял свят, които само могат да си мечтаят за достъп до суперкомпютрите, още сега могат да имат целия този лукс вкъщи.

Но още по-интересното е, че малката джаджа повишава скоростта от 100 до 1000 пъти, а при някои задачи и ще е над 5000 пъти над сегашните невероятно бързи суперкомпютри. Тоест оттук нататък, когато учените

търсят молекули и протеини за нови лекарства

или решават сложни задачи във фармацевтиката, биоинформатиката, молекулярната динамика и механика, квантовата химия и биохимия, изкуствения интелект, персонализираната медицина, биоинженерството, когато прогнозират времето, планират мерките в борбата с изменението на климата, необходимото време за всички тези тежки и комплексни задачи ще е в пъти по-кратко, отколкото сега.

Защо един чип колкото кутия за обувки ще промени играта? Защото показва, че на този етап лудото състезание кой пръв ще има работещ квантов компютър може да бъде спечелено с интелект. В момента квантовата технология все още е само една прекрасна мечта, макар че тук-там има известни пробиви. Ако обикновеният компютър работи с битове, които са нули и единици, квантовият използва квантовомеханични явления като суперпозиция и квантово заплитане. При него информацията не се складира в битове, а в кюбити. Те могат да са 0, 1 или и двете едновременно, ако са в суперпозиция. Именно това позволява на квантовия компютър да извършва огромен брой изчисления едновременно, което го прави многократно по-бърз от всички досегашни. Проблемът е, че е много трудно да се накарат тези кюбити да „работят“.

Квантовите частици трудно се удържат в кондиция

и се нуждаят от температура, близка до абсолютната нула (минус 273 градуса по Целзий), което изисква огромно количество енергия. Но понеже става дума за квантови частици, които лесно влизат в хаотични състояния, те правят и огромно количество грешки.

Затова Капанова и Хелуис избират друг път към целта. Те искат скоростта, която може да осигури квантовата технология, но без нежеланите грешки.

„Нашият подход е базиран на аналогиите с атомните квантови системи – казва Кристина Капанова пред „Космос“. – Използваме изкуствен атом като основна изчислителна структура, без да е необходимо да се използват действителни атоми или молекули, които са изключително чувствителни към външната среда за извършване на квантови изчисления. Тези изкуствени атоми са изградени с помощта на аналогови електронни устройства, използващи определени квантови изчислителни възможности. Квантовото аналогово устройство от своя страна е в състояние да се справи с различни оптимизационни проблеми.“

Поради тази причина

квантовият чип е колкото един обикновен харддиск и при това работи на стайна температура.

Двете дами твърдят, че тази технология може да се справи с някои от най-сложните проблеми в изчислителната оптимизация, пред които са изправени финансите, фармацевтиката, логистиката, машиностроенето, петролната, газовата и други индустрии. За да докажат, че това не е просто хвалба, те дават безплатен достъп на клиентите си до новата технология чрез облачна услуга.

В Канада възторжено посрещат научния пробив и така се стига до виртуалната среща на 13 май, когато министърът на икономиката на Канада Люси Лекур, София Техпарк, консорциумът Petascale Supercomputer – България, и канадската квантово-аналогова компания на Капанова и Хелуис подписаха меморандум за сътрудничество в областта на тестването, разработването и прилагането на квантови технологии с българския суперкомпютър Discoverer. Така още от лятото български и европейски учени ще имат достъп до квантово-аналоговия модул за извършване на научни изчисления в различни области.

„Изчислителното устройство има потенциала да достави 100 000 пъти по-бърза изчислителна мощност при ниска консумация на енергия“, стана ясно по време на онлайн срещата.

Именно затова в момента интересът към двете дами от всички държави, притежаващи суперкомпютри, е огромен – никой не иска неговата машина да изпадне от Топ 500 на най-бързите в света.

Как се стига до този невероятен успех?

Аурели от малка иска да лети и обожава технологиите.

В продължение на 16 г. е старши офицер от френския флот, който инженерно осигурява полетите - поддържа IT системите и технологиите на морската авиационна техника и по-специално на бойните самолети Rafale.

Военните забелязват техническия гений у младото момиче и й поверяват всички базови отговорности, включително да ръководи важни отдели и да отговаря за активи на огромна стойност. Така на борда на самолетоносача тя се оказва първата жена технически директор на ескадрилата Rafale, която трябва да осигури експлоатационната готовност на двумоторния изтребител при операции и учения. Стига до поста главен оперативен директор на военноморската авиобаза в Ландивизио.

Тя никога няма да забрави как в Джибути, Африка, една неделна утрин нейният офицер й казва, че трябва да направи представяне на самолета. „Казах: „Добре, няма проблем“ – спомня си Аурели. - „Презентацията е пред президента на Джибути“, отвърна той. Наистина ли? Какво да кажа? Имах един час. Как да се подготвя? Какво да правя? Как да представя самолета и неговите възможности? Да стоя пред него, да се усмихвам? Повтарях си:

„Господи, Господи, Господи, как е възможно?“

„Бях жена в един предимно мъжки свят – казва Аурели Хелуис пред „Космос“. – При военните научих много, но исках да покажа какво могат и жените. Рафал е модерен самолет, а аз отговарях за всички изчислителни и компютърни системи. Именно това ми даде добра възможност да започна нова кариера в гражданския живот.“

В един момент у нея се пробужда предприемаческият дух. „Реших да замина за Канада, записах университет и взех магистърска степен по бизнес администрация – разказва тя. - Започнах прехода от военния към цивилния живот, беше сложно, но следвах мечтите си – вече исках да съм предприемач, това е моята страст.“

Заедно с новия живот, в Монреал дамата отново открива и любовта. С един брак зад гърба си и две деца, там тя среща колега от Кралския флот. По това време той също е приключил с брака си и гледа детето си. Искрите припламват и днес всички те живеят като едно голямо семейство с трите деца и с едно малко бебе.

До този щастлив финал обаче покрай магистърската степен Аурели започва работа в глобална компания, която произвежда авиационни двигатели. Тя има солиден договор и по всичко личи, че ще завърши кариерата си там. Университетът обаче напълно променя живота й, когато организира събитие за насърчаване на предприемачеството. Там обсъждат различни идеи и по всичко личи, че Аурели е впечатлила директора на един инкубатор за фирми, защото в края на обучението той й казва: „Ако искате страхотна технологична идея, технически съосновател и половин милион долара, изпратете ми имейл“.

„Защо не – смее се днес Аурели. – Реших да му изпратя имейл и напуснах сигурната си работа на пълен работен ден, за да стана предприемач. Бях намерила призванието си.“ Първият опит не е много успешен, но след още няколко тя стига до квантовите технологии.

Още докато е в института „Мила“, Аурели се запознава с проф. Жан Мишел Селие. Постепенно разговорът се насочва към

любимата квантова физика,

към почти мистичните ефекти на частиците, към котката на Шрьодингер, която може да е жива и мъртва едновременно, към възможността да се разработи квантов чип, без да е необходимо температурата да е около абсолютната нула. Професорът споменава, че един от добрите специалисти по тази тема е българката Кристина Капанова. По това време тя участва в конструкцията на българските суперкомпютри с проф. Стоян Марков и преподава в „Тринити Колидж“ в Дъблин. Капанова е специалист по високопроизводителни и квантови изчисления, а опитът й в областта на изкуствения интелект е завиден.

„Търсех нов подход към квантовата система – казва Аурели. – Исках да работи на стайна температура. Знаех, че трябва да се видя с Криси и след това да стартирам компанията. Тъй като тя бе в Европа, аз взех самолета, за да обядваме. Обсъдихме квантовата механика, новите подходи, но покрай това станахме добри приятели и наистина съм много щастлива, че я срещнах.“

Пандемията обаче осуетява заминаването на българката за Канада. Днес и двете през смях разказват, че поради тази причина квантово-аналоговата технология се е зародила в дома на Криси в София. На шега или не, той се превръща в нейния нов офис заради многобройните локдауни. При първото разхлабване на мерките Криси заминава за Канада, за да тества технологията, и веднага след това става главен технически директор в перспективната компания. Новината бързо се разчува и членове на съветническия борд стават не по-малко интересни фигури. Джон Мълън е бивш помощник на директора на ЦРУ. Филип Долфъс е директор „Изследвания“ в най-големия научен център на Франция Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). В борда е и Майкъл Кюрък, бивш шеф на Algo Factory и Quantitative Trading в Societe Generale. Благодарение на усилията на целия този екип днес все повече финансови институции и

фармацевтични компании искат да тестват умната технология.

На въпрос на „Космос“ защо всички по-големи открития през последните години не се правят в глобалните фирми, а в по-малки като създателите на първите ваксини срещу COVID „Модерна“ и „Бионтех“, Аурели отговаря: „Добър въпрос. Често си говорим за тази парадигма. Гигантите предпочитат да оставят малките да опитват. Ако нещо работи – ОК, ако не – опитите продължават. Ние решихме да променим играта.“

И те я променят, защото джаджата колкото „кутия за обувки“ работи и зад малкия канадски стартъп застават големи банки във Великобритания, Канада и САЩ, търсещи иновативни компании, в които да инвестират.

„Технологията ни е различна от всички останали – казва Капанова. – При квантовите компютри една от трудностите е тези кюбити да се държат под контрол, за да се постигне точност. Ние обаче се концентрираме върху аналогия със субатомни частици, изградени като изкуствен атом от обикновени компоненти, защото знаем как да ги контролираме. Особено при голям мащаб има много предизвикателства и затова избрахме друг подход - създадохме чип, който, без да влизам в подробности, е лесен за изграждане.

Има хиляди кюбити, които са под контрол.

Не е необходима ниска температура, а стайна. Не е необходимо изграждане на нови връзки към цялата компютърна инфраструктура. Свързаността е лесна и всичко работи тук и сега.

При квантовите компютри минусът е, че има много шумове и стават много грешки, при нас те са много по-малко, защото това е аналог на атомен обект, но по различен начин. Ще го сложим в новия български суперкомпютър и за мен като български учен е голяма чест да дадем на научната общност една невероятна възможност да прави по-добри и по-бързи изчислени. Много исках като изследовател първо да помогна на своята родна страна.“

Неслучайно след София и чешкият суперкомпютърен център в Острава поиска да получи умната технология, а след него започнаха запитванията и от останалите центрове в ЕС.

При това джаджата все още е прототип и тепърва компанията ще организира производството и

ще повишава скоростта и ефективността.

Според Капанова независимо че някои компании постигат напредък в квантовите компютри, те никога няма да изместят суперкомпютрите, защото има прекалено много ограничения пред квантовата технология. Прогнозата й е, че през следващите може би десетина година няма да има ефективен квантов компютър, а дотогава Капанова сбъдва една своя мечта като учен – да използва всичките му екстри чрез облачна услуга, отворена за всички с 3 библиотеки, използвани от 90% от научната общност. Това са библиотеки, работещи с милиарди данни в областта на молекулите, веществата, протеините, с данни от физиката, природните и инженерните науки…

„Всички могат да ги използват от домовете си и веднага да започнат

да програмират, да кодират, да виждат резултата

от работата си за микросекунди, да могат да я визуализират

– казва Капанова. - Щастлива съм, че младите учени в България още сега, а не след години ще могат да правят толкова вълнуващи неща в науката и технологиите. И може би един ден, до 10 години София ще се превърне в иновативния дигитален център на Югоизточна Европа, където ще се създава инфраструктурата за следващите поколения.“

Мечтите на Криси за страната и за технологиите са още по-големи и ако някога България има своя Илон Мъск, той най-вероятно много ще прилича на нея.