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

Энергия для Арктики Энергия для Арктики

Как в Арктике используют возобновляемую энергию и малые атомные электростанции

Ведомости
Я не хотела Я не хотела

Как быть, если на эмоциях наговорила лишнего

Лиза
Александр Архангельский: «Может ли ИИ в перспективе написать «Войну и мир»? По-моему, может» Александр Архангельский: «Может ли ИИ в перспективе написать «Войну и мир»? По-моему, может»

Профессор ВШЭ Александр Архангельский — о судьбе бумажных книг и их авторов

РБК
5 вещей, которые следует выворачивать наизнанку перед стиркой 5 вещей, которые следует выворачивать наизнанку перед стиркой

Одежду с какими пятнами стоит выворачивать наизнанку для стирки

ТехИнсайдер
Криштиану Роналду невероятно красивый, но очень глупый: миф или правда? Криштиану Роналду невероятно красивый, но очень глупый: миф или правда?

Разрушаем легенды об одном из самых популярных футболистов мира

Maxim
Игра или проблема Игра или проблема

Что такое квадробинг и как реагировать родителям на эту субкультуру?

Лиза
Гендерная трансформация АПК Гендерная трансформация АПК

Работа в сельском хозяйстве становится все более привлекательной для женщин

Агроинвестор
Сон в кровавую ночь Сон в кровавую ночь

Краткая история «Кошмара на улице Вязов» в 20 пунктах

Weekend
Что такое «теория красных ногтей» — и правда ли, что этот цвет помогает привлечь мужчину Что такое «теория красных ногтей» — и правда ли, что этот цвет помогает привлечь мужчину

Почему красный цвет маникюра некоторым кажется таким «могущественным».

Psychologies
Как 25-летняя москвичка выручила 32 млн рублей на подвесках из бусин Как 25-летняя москвичка выручила 32 млн рублей на подвесках из бусин

Как появился и за счет чего вырос бренд подвесок из бусин Krivokoso

Forbes
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
Сюр о чем-то большем Сюр о чем-то большем

Как Гай Мэддин научился превращать сны в кино

Weekend
Honda представила кроссовер Passport четвертого поколения, сделав акцент на внедорожные характеристики и сохранив 3.5V6 Honda представила кроссовер Passport четвертого поколения, сделав акцент на внедорожные характеристики и сохранив 3.5V6

Новый Passort от Honda: смесь классического SUV и копия Isuzu Rodeo

4x4 Club
Как сериал «Ничего не говори» рассказывает о конфликте в Северной Ирландии Как сериал «Ничего не говори» рассказывает о конфликте в Северной Ирландии

«Ничего не говори»: трагедия Джин МакКонвилл и теракт в Северной Ирландии

Forbes
Вспомним Энтони Бурдена Вспомним Энтони Бурдена

Гастроэксперт Иван Глушков — о том, что и где есть и пить в Японии

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
В Европу через Океанию: как получить ВНЖ в Греции с помощью паспорта Вануату В Европу через Океанию: как получить ВНЖ в Греции с помощью паспорта Вануату

Почему востребован ВНЖ Греции и какую роль тут играет паспорт Вануату

Forbes
Лиза Моряк: «Если работаешь 24/7, нужно научиться находиться в потоке. Просто расслабиться и получать удовольствие» Лиза Моряк: «Если работаешь 24/7, нужно научиться находиться в потоке. Просто расслабиться и получать удовольствие»

Мне очень важно мое время, мое пространство, свобода, что я могу быть настоящей

Караван историй
Энергетика: маневры за перекрестком Энергетика: маневры за перекрестком

Масштабы перекрестного субсидирования в энергетике сильно преувеличены

Монокль
Скрытые подтексты: зачем инвестировать в искусство? Скрытые подтексты: зачем инвестировать в искусство?

Почему предметы искусства — перспективный объект для вложения капитала

Inc.
Российский сорт в открытом и закрытом грунте Российский сорт в открытом и закрытом грунте

Сколько лет потребуется отечественной селекции для увеличения доли семян овощей

Агроинвестор
Отцовский баланс Отцовский баланс

Советы для пап, стремящихся уделять достаточно времени семье

Men Today
Как растения размножаются Как растения размножаются

Почему одни растения плодятся спорами, а другие семенами?

Наука и жизнь
Ускользающая простота Ускользающая простота

Как Геннадий Шпаликов не нашел себе места в застое

Weekend
«Принудительные танцы — вид харассмента»: правила этикета на корпоративах «Принудительные танцы — вид харассмента»: правила этикета на корпоративах

Как с элегантностью и честью пережить новогодние корпоративы

РБК
Заговор в голове Заговор в голове

Что заставляет людей верить в конспирологию?

Вокруг света
Взяли и сделали Взяли и сделали

Истории классных бизнесов, сделанных женщинами

Новый очаг
Если болит животик Если болит животик

Какие могут быть причины болей в животе у ребенка?

Лиза
«Джеймс Уэбб» рассмотрел комки пыли в галактике «Сомбреро» «Джеймс Уэбб» рассмотрел комки пыли в галактике «Сомбреро»

Ядро «Сомбреро» содержит не очень активную сверхмассивную черную дыру

N+1
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
Открыть в приложении