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

Джим лежа Джим лежа

Героические истории со съемок первых фильмов великих режиссеров

Правила жизни
Игра или проблема Игра или проблема

Что такое квадробинг и как реагировать родителям на эту субкультуру?

Лиза
Спасет ли Zara торговые центры? Спасет ли Zara торговые центры?

Иностранные арендаторы вряд ли вернут российские торговые центры к процветанию

Монокль
Золотой ключик Золотой ключик

Что можно и нужно хранить в банковской ячейке

Лиза
Основы молодости Основы молодости

Как повлиять на биологический возраст и в чем кроется секрет долголетия?

Grazia
Танцовщик и хореограф Юрий Смекалов: «Моя задача — владеть вниманием зрителя» Танцовщик и хореограф Юрий Смекалов: «Моя задача — владеть вниманием зрителя»

Танцовщик Юрий Смекалов — о своем пути и любви к экспериментам

СНОБ
Сыр Сыр

Сыр – один из древнейших продуктов, который люди научились делать

Здоровье
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
Этот голубь по кличке Шер Ами спас 200 человек во время Первой мировой и стал героем США! Этот голубь по кличке Шер Ами спас 200 человек во время Первой мировой и стал героем США!

История геройских подвигов птицы ​​​​​​​Шер Ами во время Первой мировой

ТехИнсайдер
Вышел из тени Вышел из тени

С какими тенями борется актер Борис Хвошнянский?

Men Today
Как получать магний из продуктов питания Как получать магний из продуктов питания

Магний — еще один важный элемент для здоровья ваших костей. Как его получать?

ТехИнсайдер
Как заинтересовать клиента, и почему люди больше не любят гипермаркеты Как заинтересовать клиента, и почему люди больше не любят гипермаркеты

Как рынку электроники привлекать новых клиентов?

Inc.
«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
Диана Милютина о главной роли в «Чистых», Театре Ленсовета и работе в кино Диана Милютина о главной роли в «Чистых», Театре Ленсовета и работе в кино

Вся школа жизни, все драки со старшим братом, мне это тоже закалило характер

Коллекция. Караван историй
Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории

Российские археологи продолжили раскопки района Фанагории

N+1
Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей

Зоологам так и не удалось выяснить, зачем косатки носят лососей на голове

N+1
Внутри рубина лазерный луч может отбрасывать тень при облучении другим лазером Внутри рубина лазерный луч может отбрасывать тень при облучении другим лазером

Световые мечи из «Звездных войнов» — не просто фантастика

ТехИнсайдер
Конец «дачного» сезона Конец «дачного» сезона

Dacia Bigster: какую европейскую «Ниву» мы потеряли

Автопилот
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
Свобода выражения Свобода выражения

Команда Buro Bespoke создала вдохновляющий на открытия интерьер для семьи

SALON-Interior
Все будет хорошо! Все будет хорошо!

15 фильмов против осенней хандры

Лиза
Степени сна Степени сна

Тест-драйв кубика для улучшения качества сна

ТехИнсайдер
«Не бойтесь бросать то, что вам не нужно»: вдохновляющая история «Не бойтесь бросать то, что вам не нужно»: вдохновляющая история

Почему не стоит испытывать чувство вины за свои решения и как что-то поменять

Psychologies
Где найти деньги: советы для предпринимателей, как привлечь инвестиции на старте Где найти деньги: советы для предпринимателей, как привлечь инвестиции на старте

Как привлечь инвестиции и как при этом избежать самых распространенных ошибок?

Inc.
Ох уж эта свекровь! Ох уж эта свекровь!

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

Лиза
Сахар: есть или не есть Сахар: есть или не есть

С чем связана наша зависимость от быстрых углеводов и стоит ли с ней бороться

Монокль
Отцовский баланс Отцовский баланс

Советы для пап, стремящихся уделять достаточно времени семье

Men Today
Живу и радуюсь! Живу и радуюсь!

Верна ли позиция, что лучше быть готовым к трудностям, а не к радостям?

Лиза
Как попасть в топы: какие форматы видеоконтента популярны в России и мире Как попасть в топы: какие форматы видеоконтента популярны в России и мире

Как использовать знания об аудитории, чтобы набирать подписчиков?

Inc.
Хватит есть! Хватит есть!

8 неочевидных причин, почему мы переедаем

Лиза
Открыть в приложении