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

Марвин Марвин

Правила жизни параноидального андроида Марвина

Правила жизни
Виктория Исакова Виктория Исакова

Актриса Виктория Исакова — о ДНК постсоветских 1990-х

Собака.ru
Иран и Израиль: прощупывая предел эскалации Иран и Израиль: прощупывая предел эскалации

Что удерживает Ближний Восток от большой войны

Монокль
«Художник обидеть может каждого!» «Художник обидеть может каждого!»

Разные грани и тайны профессии от режиссера Михаила Цитриняка: конец беседы

Знание – сила
«7 раз подумай, 1 раз выброси»: самые опасные бытовые отходы, которые нужно утилизировать правильно «7 раз подумай, 1 раз выброси»: самые опасные бытовые отходы, которые нужно утилизировать правильно

Какие бытовые отходы считаются опасными и приносят наибольший вред природе

ТехИнсайдер
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
Золотой ключик Золотой ключик

Что можно и нужно хранить в банковской ячейке

Лиза
Кочевые племена Кочевые племена

Хотите ли вы узнать, что ощущали русские землепроходцы?

Отдых в России
Нужно ли удалять аденоиды или само пройдёт? Нужно ли удалять аденоиды или само пройдёт?

Что такое аденоиды и может ли ребенок их «перерасти»?

Здоровье
3 признака того, что у вас с партнером «синдром соседа» 3 признака того, что у вас с партнером «синдром соседа»

Как понять, что вы больше не любовники, а просто сожители?

Psychologies
В авиастроении сменился командный состав В авиастроении сменился командный состав

Чем спровоцированы кадровые перестановки в российском авиастроении

Монокль
Культура публичной порки: почему мы так любим «казнить» провинившихся знаменитостей Культура публичной порки: почему мы так любим «казнить» провинившихся знаменитостей

Глава из книги Джонатана Сакса — о культуре отмены и самосуде

Psychologies
Через гены к экономической эффективности Через гены к экономической эффективности

В России создается собственная база данных для генотипирования КРС

Агроинвестор
5 советов по защите иммунной системы в преддверии зимы 5 советов по защите иммунной системы в преддверии зимы

Тренировки на больничном: что делать, если вы чувствуете себя не на все сто?

Men Today
Гендерная трансформация АПК Гендерная трансформация АПК

Работа в сельском хозяйстве становится все более привлекательной для женщин

Агроинвестор
Банкир миллиардеров Банкир миллиардеров

Как Эдмонд Сафра стал легендой в мире private banking

Деньги
Что такое сложные углеводы и в каких продуктах они содержатся Что такое сложные углеводы и в каких продуктах они содержатся

Почему приоритет в питании отдают сложным углеводам?

РБК
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
Топ запрещенок 2024: чего не должно быть в современной рекламе Топ запрещенок 2024: чего не должно быть в современной рекламе

Какие правила следует соблюдать, если вы хотите сделать успешную рекламу?

Inc.
Уже не игрушка Уже не игрушка

Как открыть творческий бизнес и продавать свои изделия

Лиза
Ар деко и машинки зрения Ар деко и машинки зрения

Как ар деко нарушает законы логики и перспективы

Знание – сила
ДвуАлександрие ДвуАлександрие

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

Знание – сила
Триумф и падение Триумф и падение

Александр был уверен, что проживет долго, как подобает «божественному» царю

Знание – сила
Река невидимой мощи – контактная сеть Река невидимой мощи – контактная сеть

На железной дороге не обойтись без систем СЦБ и рельсовых цепей

Наука и техника
«Ученик»: почему фильм о молодом Трампе вызвал скандал и не выйдет в прокат в России «Ученик»: почему фильм о молодом Трампе вызвал скандал и не выйдет в прокат в России

«Ученик»: какой получилась скандальная картина?

Forbes
Безумству поем мы славу Безумству поем мы славу

Второй «Джокер»: Хоакин Феникс и Леди Гага отказываются развлекать публику

Weekend
«Империи норманнов: Создатели Европы, завоеватели Азии» «Империи норманнов: Создатели Европы, завоеватели Азии»

Что гобелен из Байё сообщает о завоевании Англии нормандцами

N+1
Побойтесь, ради бога Побойтесь, ради бога

«Еретик»: неудавшийся богословский хоррор с Хью Грантом

Weekend
7 романов о длительных отношениях и семейных кризисах 7 романов о длительных отношениях и семейных кризисах

Топ-7 романов о кризисах в браках и их преодолении

Psychologies
В чем разница между обычным фотоаппаратом и кинокамерой? Узнайте простой ответ! В чем разница между обычным фотоаппаратом и кинокамерой? Узнайте простой ответ!

Что стоит учесть, выбирая камеру? Чем они отличаются?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении