Квантовая гонка: за что борется Россия и какие имеет шансы на победу?

МонокльHi-Tech

Вдохновленные превосходством

В квантовой гонке участвует с десяток стран, в том числе Россия. О том, за что мы боремся и какие имеем шансы, — в интервью с директором ФИАНа Николаем Колачевским

Наталья Быкова

Директор ФИАНа Николай Колачевский: «В квантовых технологиях мы стараемся опередить конкурентов именно с качественной, научной точки зрения». Олег Сердечников

Так называемое квантовое превосходство — предсказанная в теории возможность квантовых компьютеров на несколько порядков превзойти классические устройства по скорости и точности вычислений — пока не достигнуто. И хотя в прошлом году американский стартап Atom Computing (IBM) заявил, что взял эту высоту, создав 1000-кубитный процессор, ученые тут же подсчитали, что представленная технология имеет инженерные ограничения и далека от масштабирования.

Нынешний этап квантовой революции пока сугубо научный, и герои его — физики. Но в том, что очень скоро квантовые устройства выйдут на рынок, никто не сомневается. Они займут несколько ниш, в их числе сенсорика, криптография и кибербезопасность, моделирование реакций, оптимизация сложных систем. В более далекой перспективе квантовые компьютеры могут полностью вытеснить традиционную электронику.

Напомним, главное отличие «машин на кубитах» от привычных нам компьютеров в том, что для вычислений в них используется не биты, которые принимают одно из двух значений — 0 или 1, а квантовые биты, которые находятся одновременно в двух состояниях или, по-научному, в суперпозиции. Это позволяет одному кубиту выполнять два вычисления сразу, а когда два кубита связаны с помощью эффекта квантовой запутанности, они могут выполнять уже 22, или 4 вычисления; три кубита — 23, или восемь вычислений, и т. д.

В этом году Россия вошла в топ-5 стран — обладателей 50-кубитного квантового компьютера. Его создали ученые Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Российского квантового центра при поддержке «Росатома». О том, как развивается квантовая гонка, кто инвестирует в квантовые технологии, каковы сильные и слабые стороны России и какого профита ожидать от квантового превосходства, мы поговорили с директором ФИАНа, членом-корреспондентом РАН Николаем Колачевским.

Созданный в октябре 2024 года российский квантовый компьютер имеет мощность 50 кубит и базируется на ионной платформе. Кубиты создаются на основе ионов иттербия. Достижение этого результата заняло у ученых всего четыре года, тогда как средний показатель продолжительности аналогичных исследований в мире — 15 лет.

В этом проекте Россия стала третьей страной после Австрии и США, которая использовала кудитную технологию, то есть задействовала в операциях многоуровневые кубиты — кудиты, кодирующие более двух состояний. Это позволило без дополнительных затрат удвоить количество кубитов в системе. Доступ к российскому квантовому компьютеру осуществляется через облачную платформу, с помощью которой могут быть запущены базовые квантовые алгоритмы.

— Николай Николаевич, сейчас очень много говорят о квантовой гонке, как когда-то о космической или ядерной. А существует ли она в реальности и если да, то по каким направлениям?

— Квантовая гонка, конечно, существует, ее можно считать продолжением другой гонки, лазерной, которая в итоге материализовалась в конкурирующие системы спутниковой навигации, которыми сейчас владеют всего несколько стран. В 1990-х годах с помощью лазеров стали проводиться эксперименты с кубитами: лазерные лучи надежно фиксировали атомы в заданном месте, а спектроскопические методы позволяли работать с квантовым состоянием электронов в них.

Но если двадцать — двадцать пять лет назад идеи великих основателей квантовой теории — Эйнштейна, Гейзенберга — мы развивали на бумаге, то сегодня появились первые квантовые приборы, и на наших глазах разворачивается настоящая битва за владение этими технологиями. Сейчас в приоритете три направления: передача информации, которую невозможно расшифровать, квантовое вычисление и квантовые сенсоры для навигации.

— А от чего зависит лидерство в этом соперничестве? Если в полупроводниках это была битва за уменьшение размеров транзисторов на чипе, то здесь к чему все стремятся?

— Если говорить про коммуникации, лидером в квантовой гонке в этой части будет тот, кто в масштабах страны сделает квантово защищенные линии связи и переведет их в режим сервиса для людей. Грубо говоря, чтобы у вас пароль на «Госуслугах » был квантово защищенный.

В области вычислений — создание квантового компьютера, с помощью которого можно синтезировать новое лекарство или оптимизировать производственный процесс.

Если говорить про сенсорику, то это создание сенсоров для навигации, не зависящей от спутников, и более чувствительных сенсоров для медицины, которые позволят выпускать IоТ-устройства, к примеру для контроля частоты сердечных сокращений, артериального давления, температуры, для пациентов, которые физически не присутствуют в медучреждении. В сенсорике выиграет тот, кто первым создаст маленькие, точные и дешевые квантовые сенсоры.

Что касается непосредственно науки, то гонка идет за количеством и качеством кубитов, с помощью которых и достигается то самое превосходство квантовых компьютеров над классическими, о котором сейчас много говорят. Несколько сотен идеальных кубитов позволят раскладывать на множители 256-битные числа и фактически решать очень сложные задачи.

— Каково соотношение сил в мире по квантовым технологиям? Где в этой иерархии находится Россия со своей разработкой 50-кубитного компьютера?

— Безусловно, мы участники нынешней большой квантовой гонки. До нас в этой иерархии были США, Китай, Великобритания и, как ни странно, Австрия. Россия, получается, пятая. Безусловное лидерство здесь сохраняют США, где очень много ярких ученых и развита не только наука, но и технология, что очень важно, поскольку немалая часть задач в области квантовых вычислений эквивалентны задачам микроэлектроники. Поэтому и управляют этими процессами такие гиганты, как Google, Microsoft, IBM, с которыми на мировом уровне всем тягаться очень тяжело. У них сотни высокооплачиваемых специалистов по поиску алгоритмов для квантовых компьютеров. Опять же инвестиции не только государственные, но и частные. Туда вкладываются миллиарды долларов, хотя в масштабе финансирования графических ускорителей и искусственного интеллекта это все равно будут копейки. Просто у них все организовано так, что они получают максимум возможностей.

Китай занимает другую позицию, у них, наверное, результаты чуть менее яркие, ближе к тому, как развивается это направление в России. Но они берут масштабом. То есть, условно говоря, на каждые наши две квантовые лаборатории у них будет тридцать, а на нашу тысячу километров квантовых коммуникаций у них десять тысяч. Такая вот экстенсивная китайская история. Это, конечно, не в нашу пользу, потому что число исследователей, которые занимаются в Китае квантовыми технологиями в широком смысле, гораздо больше, чем у нас, а, как мы помним, количество в какой-то момент переходит в качество. Наш масштаб небольшой: в дорожной карте по квантовым вычислениям участвуют всего шесть организаций, в каждой из которых имеется по несколько квантовых лабораторий с численностью человек по двадцать. Это, конечно, немного.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Все не так однозначно: самые интересные конспирологические теории о писателях Все не так однозначно: самые интересные конспирологические теории о писателях

Настоящие шекспировские страсти в теориях заговора вокруг литераторов

Правила жизни
Ваш электромобиль проедет 300.000 км без ремонта батареи, утверждает исследование. Ну что, поверим? Ваш электромобиль проедет 300.000 км без ремонта батареи, утверждает исследование. Ну что, поверим?

Деградация аккумуляторов оказалась значительно меньше, чем многие думали

ТехИнсайдер
«Каждый несчастлив по-своему» «Каждый несчастлив по-своему»

Что говорят эксперты о неминуемости рецессии

РБК
Полный метр Полный метр

Уютно обустраиваем зоны для работы, отдыха и бьюти-экспериментов

VOICE
Зачарованная страна Зачарованная страна

В сердце Турции есть место, где ты почувствуешь себя будто на другой планете

Лиза
Зеленый свет Зеленый свет

Сегодня многие верфи разобрались в том, что же такое sustainability

Y Magazine
Поговорим о наших деньгах Поговорим о наших деньгах

Что представляют собой деньги и почему эта тема так болезненна?

Psychologies
Я возвращаю ваш портрет Я возвращаю ваш портрет

Знакомство с профайлерами — специалистами, которые помогают ловить преступников

RR Люкс.Личности.Бизнес.
«Хоспис — это дом, где берегут жизнь, сколько бы ее ни осталось»: отрывок из книги сотрудников фонда «Вера» «Хоспис — это дом, где берегут жизнь, сколько бы ее ни осталось»: отрывок из книги сотрудников фонда «Вера»

Отрывок из книги «Настоящее время», написанной сотрудниками фонда «Вера»

СНОБ
Почему локальные марки парфюма не смогли занять рынок после ухода иностранных игроков Почему локальные марки парфюма не смогли занять рынок после ухода иностранных игроков

Почему отечественные компании не смогли занять освободившееся место в парфюмерии

Forbes
Вдохновитель проекта «Вектор» — о выборе профессии кондитера для ребенка Вдохновитель проекта «Вектор» — о выборе профессии кондитера для ребенка

Как превратить детское увлечение кулинарией в профессию?

РБК
7 самых смешных и глупых штрафов ПДД, о которых вы даже не догадывались 7 самых смешных и глупых штрафов ПДД, о которых вы даже не догадывались

Самые смешные автомобильные штрафы с дорожных камер фиксации ПДД

РБК
Найди меня Найди меня

Зачем люди ищут свои корни и почему готовы платить за это огромные деньги

Grazia
Как справляться с телесным дискомфортом при тревоге и других неприятных эмоциях: пошаговая инструкция Как справляться с телесным дискомфортом при тревоге и других неприятных эмоциях: пошаговая инструкция

Фрагмент из книги «Я и мои эмоции» Хесус Ларринага

Psychologies
7 трюков, которые надо знать, если ты хочешь накрасить ногти лаком с блестками 7 трюков, которые надо знать, если ты хочешь накрасить ногти лаком с блестками

Любишь блеск и гламур? Понимаем и одобряем!

VOICE
Золотой голос Золотой голос

Оперная певица Екатерина Смолина — о непростом творческом пути

Отдых в России
Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей

Смогут ли торговые войны замедлить распространение электромобилей?

Forbes
Жизнь как путешествие со своим домом Жизнь как путешествие со своим домом

Как предприниматель перепридумал, что такое коттедж

Монокль
«Есть слово „надо“»: зачем развивать дисциплинированность «Есть слово „надо“»: зачем развивать дисциплинированность

Почему дисциплинированность недооценена и как она помогает нам в жизни

Psychologies
Кочевые племена Кочевые племена

Хотите ли вы узнать, что ощущали русские землепроходцы?

Отдых в России
Что такое речевой дресс-код и как вызвать доверие у собеседника Что такое речевой дресс-код и как вызвать доверие у собеседника

Как и по каким параметрам корректировать свою речь в зависимости от ситуации

РБК
Эффект Манделы: почему у людей возникают одинаковые ложные воспоминания Эффект Манделы: почему у людей возникают одинаковые ложные воспоминания

Почему одинаковые ложные воспоминания могут возникать сразу у множества людей?

Psychologies
Изменения к лучшему: каким получился обновленный кросс-купе Exeed RX Flagship Изменения к лучшему: каким получился обновленный кросс-купе Exeed RX Flagship

Чем кросс-купе Exeed RX Flagship отличается от своего «старшего брата»

Forbes
Рокки и его братья: 6 лучших фильмов о боксе Рокки и его братья: 6 лучших фильмов о боксе

Прекрасные фильмы о боксе и борьбе

Правила жизни
Построить свое королевство Построить свое королевство

Есть у каждой семьи давняя история, о которой мы знаем или догадываемся

Psychologies
Astondoa — имя собственное Astondoa — имя собственное

Портрет старейшей испанской верфи Astondoa Yachts: история и жизнь сегодняшняя

Y Magazine
Только не сегодня Только не сегодня

10 главных причин, почему его больше к тебе не тянет

Лиза
Готовимся к Новому году! Что можно есть при диарее: простые советы и инструкция Готовимся к Новому году! Что можно есть при диарее: простые советы и инструкция

Какие продукты стоит есть и чего избегать при праздничной диарее

ТехИнсайдер
Почему мы ездим на электро, а не на био: кто придумал моду на электромобили Почему мы ездим на электро, а не на био: кто придумал моду на электромобили

Почему Nissan в нулевые как проклятый пахал именно над электромобилем Leaf?

ТехИнсайдер
Цвет вашей кожи может влиять на эффективность лекарств Цвет вашей кожи может влиять на эффективность лекарств

Как кожа человека реагирует на лекарства в зависимости от ее типа?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении