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 побежали и я побежал Все побежали и я побежал

Почему марафоны и тренинги только уводят дальше от цели

VOICE
Вместо «тренировки волос»: 4 работающих хака, которые помогут мыть голову реже Вместо «тренировки волос»: 4 работающих хака, которые помогут мыть голову реже

Можно ли натренировать волосы, чтобы они медленнее пачкались?

VOICE
Осталась при своих Осталась при своих

Как не отдать кибермошеннику все деньги (или хотя бы половину)

VOICE
Дело мастера Дело мастера

Тест-драйв первого люксового внедорожника Tank

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Что такое таба лапка сквиш? Разбираем новый способ борьбы со стрессом Что такое таба лапка сквиш? Разбираем новый способ борьбы со стрессом

Помогают ли антистресс-игрушки обрести спокойствие?

Psychologies
«Голдфингер-2» «Голдфингер-2»

Трансфигурации Aston Martin DB12 и Rolls-Royce Phantom в третьем тысячелетии

Автопилот
Уют по-мужски Уют по-мужски

Элегантный и сдержанный интерьер для бизнесмена

SALON-Interior
Знаки сервиса дорожного движения: картинки с пояснениями Знаки сервиса дорожного движения: картинки с пояснениями

Какие бывают дорожные знаки сервиса и о чем они информируют?

РБК
Моя гениальная мелодрама Моя гениальная мелодрама

«Моя гениальная подруга»: четвертый сезон экранизации бестселлера Элены Ферранте

Weekend
Пространство свободы Пространство свободы

Этот лаконичный дизайн стал воплощением идеи об интерьере как месте отдыха

SALON-Interior
От слов к действию: как бизнес помогает фондам спасать детские жизни От слов к действию: как бизнес помогает фондам спасать детские жизни

Как бизнес и благотворительные фонды помогают больницам и тяжелобольным детям

СНОБ
Сыр Сыр

Сыр – один из древнейших продуктов, который люди научились делать

Здоровье
Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории

Российские археологи продолжили раскопки района Фанагории

N+1
Спокойно, первоклассник Спокойно, первоклассник

Как первоклассникам и родителям прожить период адаптации и сохранить мотивацию?

Новый очаг
Я — сноб: искусствовед Анастасия Постригай Я — сноб: искусствовед Анастасия Постригай

Анастасия Постригай об академии OP-POP-ART и любви к художникам-шестидесятникам

СНОБ
Джонни, бегут Джонни, бегут

Как тяга к красивым цифрам заставила Антона Иванова пробежать 42 км в 42 года

Men Today
Хорошо продуманное бессознательное Хорошо продуманное бессознательное

Как возник, что провозгласил и как был усвоен сюрреализм

Weekend
Get ready with me: в чем смысл тренда и почему люди показывают, как готовятся выйти из дома Get ready with me: в чем смысл тренда и почему люди показывают, как готовятся выйти из дома

Почему видеоролики, в которых блогеры одеваются, становятся вирусными?

Psychologies
Свидание с Россией Свидание с Россией

Успешные россияне рассказали о близких их сердцу регионах

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Под кайтом Под кайтом

Как побить мировой рекорд скорости для парусных судов

ТехИнсайдер
Стать автором семейного проекта Стать автором семейного проекта

Как стать менеджером своего семейного проекта и настроить связи с родственниками

Psychologies
ИИ научился создавать реалистичные спутниковые снимки будущих наводнений ИИ научился создавать реалистичные спутниковые снимки будущих наводнений

Ученые разработали метод, который генерирует «снимки» будущих наводнений

ТехИнсайдер
Все будет хорошо! Все будет хорошо!

15 фильмов против осенней хандры

Лиза
Время тает Время тает

Ледники, которые стоит лично увидеть, пока они еще не покинули этот мир

Men Today
Быть в тренде: чего хотят люди и как на этом заработать Быть в тренде: чего хотят люди и как на этом заработать

Что сейчас модно и как бизнес может этим воспользоваться?

Inc.
Маркетплейс для мобильных и спонтанных Маркетплейс для мобильных и спонтанных

О том, как платформа автопутешествий создает у туристов новые потребности

Монокль
Диана Милютина о главной роли в «Чистых», Театре Ленсовета и работе в кино Диана Милютина о главной роли в «Чистых», Театре Ленсовета и работе в кино

Вся школа жизни, все драки со старшим братом, мне это тоже закалило характер

Коллекция. Караван историй
Линия судьбы Линия судьбы

Три яхты Kismet американского миллиардера Шахида Хана

Y Magazine
Жизнь Ли Жизнь Ли

Кейт Уинслет о своем новом фильме «Ли» и истории Ли Миллер

Grazia
У банков появился интеллект. Искусственный У банков появился интеллект. Искусственный

Крупнейшие банки почти достигли пределов развития в финансовой сфере

Монокль
Открыть в приложении