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

Экспансия из рая Экспансия из рая

Кто первым и зачем покинул океан

Вокруг света
7 вредных советов, которые быстро уничтожат даже очень хорошую АКБ 7 вредных советов, которые быстро уничтожат даже очень хорошую АКБ

При умелом использовании, АКБ легко привести в негодность за год

ТехИнсайдер
Булгаковское Средневековье Булгаковское Средневековье

Что роман «Мастер и Маргарита» унаследовал от Средневековья

Вокруг света
Дарья Казакова Дарья Казакова

Дарья Казакова о переломном моменте и особенностях ее типажа

Grazia
4 причины, почему нам трудно сказать «спасибо» 4 причины, почему нам трудно сказать «спасибо»

Как быть, если в нужный момент не найти нужных слов благодарности?

Psychologies
«Я приношу деньги, дальше — не моя забота»: 5 типов отцов, которые портят детям психику «Я приношу деньги, дальше — не моя забота»: 5 типов отцов, которые портят детям психику

Пять самых деструктивных типов отцов

Psychologies
«Голдфингер-2» «Голдфингер-2»

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

Автопилот
Дело мастера Дело мастера

Тест-драйв первого люксового внедорожника Tank

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Секунда в секунду: почему японские поезда никогда не опаздывают и как им это удается Секунда в секунду: почему японские поезда никогда не опаздывают и как им это удается

В чем кроется секрет пунктуальности японских поездов?

ТехИнсайдер
Бизнес на кончиках пальцев: как Ксения Рыкова развивает инклюзивный массажный салон Бизнес на кончиках пальцев: как Ксения Рыкова развивает инклюзивный массажный салон

Как в России реагируют на инклюзию в велнес-индустрии?

Forbes
Катерина Ковальчук: «Семья — самое важное в жизни, это у меня в приоритете всегда было, есть и будет» Катерина Ковальчук: «Семья — самое важное в жизни, это у меня в приоритете всегда было, есть и будет»

Говорят, что мы выбираем мужей, похожих на наших отцов

Караван историй
Стать автором семейного проекта Стать автором семейного проекта

Как стать менеджером своего семейного проекта и настроить связи с родственниками

Psychologies
Как не стать зависимым от гаджетов: 4 эффективных способа Как не стать зависимым от гаджетов: 4 эффективных способа

Как контролировать использование гаджетов и не попасть в зависимость от них?

ТехИнсайдер
ДвуАлександрие ДвуАлександрие

«ДвуАлександрие»: реформы, контрреформы, масоны, декабристы и большевики

Знание – сила
Владение немецким Владение немецким

Насколько кроссоверы Jetta VS5 и VS7 из Китая фольксвагеновские по восприятию?

Автопилот
В мире смартфонов грядет революция В мире смартфонов грядет революция

Apple создает AI Phone — умного помощника

ТехИнсайдер
Вопрос для собственника: зачем делать топ-менеджера партнером Вопрос для собственника: зачем делать топ-менеджера партнером

Превращение топ-менеджера в партнера может открыть новые перспективы

Forbes
Ангелина Стречина: «Я считаю себя везунчиком» Ангелина Стречина: «Я считаю себя везунчиком»

У меня возникли сомнения: действительно ли мне доверяют, не ошиблись ли?

Коллекция. Караван историй
Я — сноб: искусствовед Анастасия Постригай Я — сноб: искусствовед Анастасия Постригай

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

СНОБ
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.
Зеленый свет Зеленый свет

Сегодня многие верфи разобрались в том, что же такое sustainability

Y Magazine
Алмаз из пробирки Алмаз из пробирки

Российские ювелиры — о лабораторно выращенных бриллиантах

RR Люкс.Личности.Бизнес.
«Ты настоящая молния»: как Билли Джин Кинг помогла создать женскую хоккейную лигу «Ты настоящая молния»: как Билли Джин Кинг помогла создать женскую хоккейную лигу

Как Билли Джин Кинг реализовала мечту более 200 хоккеисток

Forbes
Тильда Суинтон. Как правило — без правил Тильда Суинтон. Как правило — без правил

Если я хорошо выгляжу, то это благодаря своим генам, жизни в горах Шотландии

Караван историй
Как утильсбор на агротехнику превратился в аналог заградительных пошлин Как утильсбор на агротехнику превратился в аналог заградительных пошлин

Дорожающая техника негативно скажется на рентабельности аграриев

Forbes
«Все зависимые выросли не в бедной, а в дисфункциональной семье»: на главные вопросы об алкоголизме отвечает нарколог «Все зависимые выросли не в бедной, а в дисфункциональной семье»: на главные вопросы об алкоголизме отвечает нарколог

Почему родственникам зависимых тоже нужна терапия?

Psychologies
Как найти музыку из видео: 7 рабочих способов на все случаи жизни Как найти музыку из видео: 7 рабочих способов на все случаи жизни

Простые способы, как найти музыку из видео на телефоне

CHIP
Уроки радости Уроки радости

Есть ли у нас центр наслаждения и как его активировать?

Лиза
Ох уж эта свекровь! Ох уж эта свекровь!

На самом деле далеко не каждая свекровь – монстр. Просто нужно знать секреты!

Лиза
«Не бойтесь бросать то, что вам не нужно»: вдохновляющая история «Не бойтесь бросать то, что вам не нужно»: вдохновляющая история

Почему не стоит испытывать чувство вины за свои решения и как что-то поменять

Psychologies
Открыть в приложении