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

Зубастые красавицы Зубастые красавицы

Острые зубы, складки на шее, шрамы украшают женщину

Вокруг света
Беги, Роберт, беги! Лучшие фильмы Земекиса Беги, Роберт, беги! Лучшие фильмы Земекиса

Главные фильмы и эксперименты в карьере Роберта Земекиса

СНОБ
Тепло, еще теплее: будет ли профит от таяния льдов в Арктике Тепло, еще теплее: будет ли профит от таяния льдов в Арктике

Как сокращение площади льда в Арктике повлияет на разные отрасли

Монокль
Банкир миллиардеров Банкир миллиардеров

Как Эдмонд Сафра стал легендой в мире private banking

Деньги
Стыд и завыванье Стыд и завыванье

«Месье Азнавур»: смехотворный байопик великого шансонье

Weekend
Причиной гипонатриемии при приеме МДМА назвали выброс окситоцина Причиной гипонатриемии при приеме МДМА назвали выброс окситоцина

Гипонатриемия при приеме МДМА связана с повышением уровня окситоцина

N+1
Джонни, бегут Джонни, бегут

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

Men Today
Стресс может нарушить память и привести к страху в безобидной ситуации Стресс может нарушить память и привести к страху в безобидной ситуации

Как стресс влияет на формирование памяти?

ТехИнсайдер
Ар деко и машинки зрения Ар деко и машинки зрения

Как ар деко нарушает законы логики и перспективы

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
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
«Есть слово „надо“»: зачем развивать дисциплинированность «Есть слово „надо“»: зачем развивать дисциплинированность

Почему дисциплинированность недооценена и как она помогает нам в жизни

Psychologies
Ох уж эта свекровь! Ох уж эта свекровь!

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

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

Философия зрения начинается там, где мы перестаем доверять видимому

Знание – сила
15 способов получить повышение на работе 15 способов получить повышение на работе

Берите эти советы на заметку, если засиделись на своей должности

Maxim
Нужно ли удалять аденоиды или само пройдёт? Нужно ли удалять аденоиды или само пройдёт?

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

Здоровье
Мир искусственного света Мир искусственного света

Ученые СПбГУ сделали светодиоды ярче и долговечнее

Санкт-Петербургский университет
Дарья Казакова Дарья Казакова

Дарья Казакова о переломном моменте и особенностях ее типажа

Grazia
Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай» Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай»

Люди меня встречают и в большинстве случаев просят: «Можно пожать вашу руку?»

Коллекция. Караван историй
От Винни-Пуха до биткоина От Винни-Пуха до биткоина

9 вещей, которые запрещены в Китае

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

Заместитель гендиректора «Продимекса» Вадим Ерыженский о развитии компании

Агроинвестор
«Всякая теория — это хорошо организованный бред» «Всякая теория — это хорошо организованный бред»

Почему Жак Лакан такой сложный и при чем тут любовь

Weekend
Город солнца Город солнца

Самые яркие локации столицы солнечной Мордовии — Саранска

Лиза
Больше, чем любовь Больше, чем любовь

Как выстроить надежные и согревающие отношения с близкими?

Psychologies
Почему черно-белые фильмы выглядят эстетичнее? Узнайте интересные факты о кино! Почему черно-белые фильмы выглядят эстетичнее? Узнайте интересные факты о кино!

Почему черно-белое кино такое эстетичное?

ТехИнсайдер
Сергей Снежкин: «Режиссерский голос над всем пространством съемочной площадки должен звучать как гром небесный» Сергей Снежкин: «Режиссерский голос над всем пространством съемочной площадки должен звучать как гром небесный»

Я взошел на трибуну и водрузил диктофон прямо у микрофона. Повисла пауза

Коллекция. Караван историй
Песни у костра в мегаполисе: как урбанистка создала бизнес на антистресс-хорах Песни у костра в мегаполисе: как урбанистка создала бизнес на антистресс-хорах

Как урбанистке Юлии Штокало пришла идея проводить классы по хоровому пению

Forbes
Художник Артур Кривошеин: «Мне нравится ностальгировать» Художник Артур Кривошеин: «Мне нравится ностальгировать»

Художник Артур Кривошеин — об авангардистах и неизбежных изменениях

СНОБ
Снижают самооценку и вызывают фобии: как фильмы и сериалы заставляют нас чувствовать себя неудачниками Снижают самооценку и вызывают фобии: как фильмы и сериалы заставляют нас чувствовать себя неудачниками

Почему фильмы и сериалы на самом деле довольно сильно влияют на нас

Psychologies
«Я живу свою жизнь»: о чём мечтает и к чему стремится серебряный призер Паралимпийских игр в Париже в 2024 Зоя Щурова «Я живу свою жизнь»: о чём мечтает и к чему стремится серебряный призер Паралимпийских игр в Париже в 2024 Зоя Щурова

Как живут люди с диагнозом Spina bifida? Рассказала паралимпийская чемпионка

VOICE
Открыть в приложении