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

Вес попутал Вес попутал

Росина Сефиен – о том, как одеваться, если ты плюс-сайз

VOICE
Дарья Казакова Дарья Казакова

Дарья Казакова о переломном моменте и особенностях ее типажа

Grazia
Нефтяной покер Трампа Нефтяной покер Трампа

Снижение мировых цен на нефть: политический блеф или продуманная комбинация

Деньги
Как выйти замуж после 50 (в первый раз): личный опыт Как выйти замуж после 50 (в первый раз): личный опыт

Она впервые вышла замуж в 53 года, разрушив все возможные стереотипы

Psychologies
Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту

Кто такой фуд-стилист и чем он занимается

СНОБ
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
Культурное наследие Культурное наследие

Авторы, которые в своем творчестве обращаются к историческим корням

Grazia
Карта памяти: как навигаторы и GPS меняют работу нашего мозга Карта памяти: как навигаторы и GPS меняют работу нашего мозга

Как навигаторы влияют на человеческий мозг и почему не всегда в лучшую сторону

Forbes
«Выгон»: драма с Сиршей Ронан о борьбе женщины с алкогольной зависимостью «Выгон»: драма с Сиршей Ронан о борьбе женщины с алкогольной зависимостью

Как в фильме «Выгон» раскрывается проблема женского алкоголизма

Forbes
Хороший мальчик: когда начинать учить детей этикету, чтобы они не выросли невежами Хороший мальчик: когда начинать учить детей этикету, чтобы они не выросли невежами

Когда начинать обучение ребенка нормам поведения?

Psychologies
7 самых смешных и глупых штрафов ПДД, о которых вы даже не догадывались 7 самых смешных и глупых штрафов ПДД, о которых вы даже не догадывались

Самые смешные автомобильные штрафы с дорожных камер фиксации ПДД

РБК
Жизнь Нэнси Уорд, женщины из племени Чероки, которая боролась за мир с европейскими поселенцами Жизнь Нэнси Уорд, женщины из племени Чероки, которая боролась за мир с европейскими поселенцами

Нэнси Уорд: от статуса племянницы вождя до титула «Военной женщины»

ТехИнсайдер
Виктория Исакова Виктория Исакова

Актриса Виктория Исакова — о ДНК постсоветских 1990-х

Собака.ru
«Быть женщиной в итальянском бизнесе проще»: как бренды сочетают традиции и тренды «Быть женщиной в итальянском бизнесе проще»: как бренды сочетают традиции и тренды

Почему устойчивое развитие — важный аспект для любого модного производства

Forbes
5 советов по защите иммунной системы в преддверии зимы 5 советов по защите иммунной системы в преддверии зимы

Тренировки на больничном: что делать, если вы чувствуете себя не на все сто?

Men Today
«Темная сторона средневековой Японии. Оммёдзи, мстительные духи и жрицы любви» «Темная сторона средневековой Японии. Оммёдзи, мстительные духи и жрицы любви»

Почему буддизм не заставил японцев отказаться от рыбы

N+1
Как выбрать щетки дворников: 6 главных вещей и еще 4 мелочи, о которых молчит продавец Как выбрать щетки дворников: 6 главных вещей и еще 4 мелочи, о которых молчит продавец

Нужны ли вам крутые фишки, которые есть в дорогих моделях дворников?

ТехИнсайдер
15 способов получить повышение на работе 15 способов получить повышение на работе

Берите эти советы на заметку, если засиделись на своей должности

Maxim
Как растения размножаются Как растения размножаются

Почему одни растения плодятся спорами, а другие семенами?

Наука и жизнь
Равнение на середину Равнение на середину

Простые упражнения для тонкой талии и плоского живота

Лиза
Самый сок Самый сок

Почему кроссовер Jaecoo J7 Supreme-V — технический деликатес

Автопилот
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
В чем горе В чем горе

«Вечная зима»: драма о бессмысленности силы

Weekend
«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
Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей

Какие риски для современного мира представляет GPT-контент?

Forbes
Интернет: зависимость или досуг? Интернет: зависимость или досуг?

Интернет: обратная сторона медали

Здоровье
Космос начинается с Земли: метрологическое обеспечение космической техники Космос начинается с Земли: метрологическое обеспечение космической техники

Зачем на Луну сбрасывают зеркала? И как мы пользуемся достижениями метрологии?

Наука и техника
«Перемещенные»: как подросток из лагеря для беженцев пытается жить в чужой стране «Перемещенные»: как подросток из лагеря для беженцев пытается жить в чужой стране

Отрывок из книги психолога Сании Биккиной «Перемещенные»

Forbes
Игорь Золотовицкий: «Ефремов и Табаков всю жизнь были рядом, притом что они могли ссориться, годами не разговаривать» Игорь Золотовицкий: «Ефремов и Табаков всю жизнь были рядом, притом что они могли ссориться, годами не разговаривать»

Наше актерское дело трудное и непредсказуемое

Караван историй
Самая близкая химия Самая близкая химия

Академик Степан Калмыков — о том, насколько Менделеев повлиял на развитие химии

Наука и жизнь
Открыть в приложении