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

Основа макияжа Основа макияжа

Как продают и из чего делают косметику в России, рассказывает Наталья Ракоч

СНОБ
Вспомним Энтони Бурдена Вспомним Энтони Бурдена

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

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Андрей Деллос Андрей Деллос

Как сделать дворец уютным и нужно ли прививать москвичам привычку есть в музеях

Правила жизни
Чемодан без ручки Чемодан без ручки

Ситуации, в которых отношения обречены

Лиза
Одиночество вдвоем или семейное выгорание: как распознать и преодолеть кризис в отношениях Одиночество вдвоем или семейное выгорание: как распознать и преодолеть кризис в отношениях

Живете с партнером под одной крышей, но чувствуете себя одиноко?

VOICE
Записки из раскопа Записки из раскопа

Как жители средневекового Новгорода передавали сообщения

Вокруг света
Передовая на передовой Передовая на передовой

«Великая»: байопик легендарной военной корреспондентки Ли Миллер

Weekend
Гуси у нас Гуси у нас

Как документалист Александр Расторгуев пришел от реализма к сюрреализму

Weekend
Важный показатель Важный показатель

Что такое гликированный гемоглобин, кому и зачем его стоит сдавать

Лиза
Мир искусственного света Мир искусственного света

Ученые СПбГУ сделали светодиоды ярче и долговечнее

Санкт-Петербургский университет
Люся Чеботина: «Многие думают, что я жесткая, но это не так» Люся Чеботина: «Многие думают, что я жесткая, но это не так»

Люся Чеботина: «Я всегда нахожусь в поиске нового материала»

ЖАРА Magazine
Корневая система Корневая система

О вопросах идентичности, которые сегодня исследуют художники в своем творчестве

Grazia
Катя Рыблова и «мягкая интервенция»: как смотреть проект «Переход цвета» в Доме Наркомфина Катя Рыблова и «мягкая интервенция»: как смотреть проект «Переход цвета» в Доме Наркомфина

«Переход цвета» — первая инсталляция из серии «Несущие конструкцию»

СНОБ
Ученые объяснили, почему жировые клетки не лопаются от накопленного жира Ученые объяснили, почему жировые клетки не лопаются от накопленного жира

Каков механизм в жировых клетках, который позволяет им безопасно увеличиваться?

ТехИнсайдер
«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
Этот всеми любимый напиток повышает риск развития деменции в 3 раза: лучше не злоупотреблять! Этот всеми любимый напиток повышает риск развития деменции в 3 раза: лучше не злоупотреблять!

У людей, употребляющих этот напиток ежедневно, наблюдается снижение памяти

ТехИнсайдер
Не надо паники! Не надо паники!

В чем причины панической атаки и как остановить мучительный приступ

Лиза
Последняя задача робототехники Последняя задача робототехники

Современные складские машины способны работать в 500 раз быстрее людей

ТехИнсайдер
Правила выживания Правила выживания

Жесткая ДКП заставляет искать специфические инструменты для защиты денег

Монокль
Микронос, смена цвета глаз и заплатка на язык: самые безумные и опасные виды пластики Микронос, смена цвета глаз и заплатка на язык: самые безумные и опасные виды пластики

Список самых бесполезных пластических операций

VOICE
«Еретик»: религиозный хоррор с Хью Грантом в роли профессора-маньяка «Еретик»: религиозный хоррор с Хью Грантом в роли профессора-маньяка

Чем впечатляет хоррор-триллер «Еретик»?

Forbes
«Художник обидеть может каждого!» «Художник обидеть может каждого!»

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

Знание – сила
У банков появился интеллект. Искусственный У банков появился интеллект. Искусственный

Крупнейшие банки почти достигли пределов развития в финансовой сфере

Монокль
«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
Семейные ценности Семейные ценности

Уютный загородный дом для большой семьи из трех поколений

SALON-Interior
Женские секреты Женские секреты

Лучшие идеи для обустройства туалетного столика в спальне

Лиза
Свобода выражения Свобода выражения

Команда Buro Bespoke создала вдохновляющий на открытия интерьер для семьи

SALON-Interior
Код света и музыки Код света и музыки

Современное искусство открывает новые направления. Одно из них — медиативный арт

ЖАРА Magazine
Машина времени Машина времени

Как Дэниел Аршам стал главным художником мировой luxury-индустрии

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Иммунитет и вакцинация: роль вакцин в профилактике инфекционных заболеваний Иммунитет и вакцинация: роль вакцин в профилактике инфекционных заболеваний

Как работают вакцины?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении