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

Богатство не для всех Богатство не для всех

Почему в мире растет разрыв в доходах

РБК
Живем один джаз Живем один джаз

7 вопросов, из которых Игорь Бутман сложил свою джазовую композицию

Men Today
Евгений Шмидт: «Многие используют Германию в целях обогащения» Евгений Шмидт: «Многие используют Германию в целях обогащения»

Правящая партия Германии сознательно проводит политику привлечения мигрантов

Монокль
«Ваше тело — мое дело»: как женщины работают телохранительницами и кто их нанимает «Ваше тело — мое дело»: как женщины работают телохранительницами и кто их нанимает

Телохранительницы об особенностях работы и о том, как они пришли в эту профессию

Forbes
«Нейросети — это современная алхимия» «Нейросети — это современная алхимия»

Философ Михаил Куртов о связи нейросетевого искусства с сюрреализмом

Weekend
15 признаков абьюзивных отношений 15 признаков абьюзивных отношений

Каковы же признаки абьюза? Давайте еще раз перечислим самые яркие

Psychologies
Зимняя Башкирия Зимняя Башкирия

Башкортостан не зря называют «русской Швейцарией»

Отдых в России
Никаких трещин и белых разводов: как защитить ботинки от реагентов Никаких трещин и белых разводов: как защитить ботинки от реагентов

Как защитить свои ботинки от реагентов этой зимой?

ТехИнсайдер
Экономика падения Берлинской стены Экономика падения Берлинской стены

Поспешная интеграция Восточной Германии в Западную обошлась очень дорого

Монокль
Дама и осьминоги: как Жанна Вильпре-Пауэр придумала аквариумы и исследовала моллюсков Дама и осьминоги: как Жанна Вильпре-Пауэр придумала аквариумы и исследовала моллюсков

Жанна Вильпре-Пауэр провела детство в глубинке, но связала свою жизнь с морем

Forbes
Научить хорошему Научить хорошему

Как транслировать ребенку именно то, что для нас ценно?

Psychologies
Путешествие Ленга в Томбукту Путешествие Ленга в Томбукту

Шотландец, француз и полумифический мусульманский город

Знание – сила
Палеоиндейцы изготовили иглы из костей пушных животных Палеоиндейцы изготовили иглы из костей пушных животных

Ученые выяснили, из костей каких животных изготавливали иглы палеоиндейцы

N+1
Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту

Кто такой фуд-стилист и чем он занимается

СНОБ
«Мы постоянно работаем над своим ростом» «Мы постоянно работаем над своим ростом»

Заместитель гендиректора «Продимекса» Вадим Ерыженский о развитии компании

Агроинвестор
Подвести черту: почему важно не затягивать с разделом имущества при разводе Подвести черту: почему важно не затягивать с разделом имущества при разводе

Почему отложенный раздел имущества после развода может стать проблемой?

Forbes
В одной лодке В одной лодке

Что нужно, чтобы начать заниматься академической греблей?

Y Magazine
Женские секреты Женские секреты

Лучшие идеи для обустройства туалетного столика в спальне

Лиза
Философия зрения: вчера, сегодня, завтра Философия зрения: вчера, сегодня, завтра

Философия зрения начинается там, где мы перестаем доверять видимому

Знание – сила
Плотный ужин после 5 часов вечера может нанести вред здоровью сердца Плотный ужин после 5 часов вечера может нанести вред здоровью сердца

Исследование: ужин после 5 часов вечера нарушает уровень глюкозы

ТехИнсайдер
«Белорусские мифы. От Мары и домашнего ужа до волколака и Злыдни» «Белорусские мифы. От Мары и домашнего ужа до волколака и Злыдни»

Какая нечистая сила обитает в вихре

N+1
Удачная покупка Удачная покупка

Аффирмации, чудо-кошелек и другие способы не прогадать на распродаже

Лиза
15 витаминов и добавок, о которых не зря все говорят 15 витаминов и добавок, о которых не зря все говорят

Азбука красоты от А (аминокислоты) до Я (янтарная кислота)

VOICE
Отберут ли автомобиль, если не заплатить вовремя по автокредиту – и 5 способов решить вопрос с банком Отберут ли автомобиль, если не заплатить вовремя по автокредиту – и 5 способов решить вопрос с банком

Как будет действовать банк, выдавший автокредит, если клиент задерживает платежи

ТехИнсайдер
Зачарованная страна Зачарованная страна

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

Лиза
Я — сноб: искусствовед Анастасия Постригай Я — сноб: искусствовед Анастасия Постригай

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

СНОБ
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
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
Сказка о нарезанном времени: 4 урока тайм-менеджмента от моей бабушки Сказка о нарезанном времени: 4 урока тайм-менеджмента от моей бабушки

Вы часто сетуете, что в сутках всего 24 часа? Хронически ничего не успеваете?

Psychologies
Почему врач-косметолог может отказать в процедуре: 5 важных причин Почему врач-косметолог может отказать в процедуре: 5 важных причин

Причины, по которым высококлассный косметолог может отказать в приеме

VOICE
Открыть в приложении