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

Все типажи из современного офиса в советских фильмах Все типажи из современного офиса в советских фильмах

Всех твоих коллег (да и тебя тоже) уже показали в советском кино!

Maxim
Север и Юг США: долгий путь к войне Север и Юг США: долгий путь к войне

Промышленная революция в Европе по-разному сказалась на южных и северных штатах

Наука и техника
Нечестный процент Нечестный процент

Вместо честной годовой доходности по вкладу банки демонстрируют чудеса хитрости

Монокль
Без молотка и орехокола: 4 дейтвенных совета, как просто и быстро очистить грецкие орехи от скорлупы Без молотка и орехокола: 4 дейтвенных совета, как просто и быстро очистить грецкие орехи от скорлупы

Очистить гору орехов можно в домашних условиях и без особых усилий

ТехИнсайдер
Беги, Роберт, беги! Лучшие фильмы Земекиса Беги, Роберт, беги! Лучшие фильмы Земекиса

Главные фильмы и эксперименты в карьере Роберта Земекиса

СНОБ
В мире смартфонов грядет революция В мире смартфонов грядет революция

Apple создает AI Phone — умного помощника

ТехИнсайдер
Путешествие золотой бляхи Путешествие золотой бляхи

Тайны скифской Долины Царей

Вокруг света
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
«Тайные безумцы Российской империи XVIII века» «Тайные безумцы Российской империи XVIII века»

Как органы политического сыска ставили диагнозы

N+1
«Одинокая планета»: драма с Лорой Дерн об отношениях, где женщина намного старше «Одинокая планета»: драма с Лорой Дерн об отношениях, где женщина намного старше

«Одинокая планета»: пляжное чтиво, которое не жалко забыть тумбочке в отеле

Forbes
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
«Чувствовать себя толстым и быть толстым — разные вещи»: 10 вопросов клиническому психологу о расстройствах пищевого поведения «Чувствовать себя толстым и быть толстым — разные вещи»: 10 вопросов клиническому психологу о расстройствах пищевого поведения

Как соцсети влияют на развитие РПП? Можно ли избавиться от болезни насовсем?

СНОБ
15 способов получить повышение на работе 15 способов получить повышение на работе

Берите эти советы на заметку, если засиделись на своей должности

Maxim
Что такое таба лапка сквиш? Разбираем новый способ борьбы со стрессом Что такое таба лапка сквиш? Разбираем новый способ борьбы со стрессом

Помогают ли антистресс-игрушки обрести спокойствие?

Psychologies
Пойти по следу Пойти по следу

Как избавиться от пигментации и последствий акне

Лиза
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
Самый гуманный сюр в мире Самый гуманный сюр в мире

10 самых сюрреалистичных советских мультфильмов

Weekend
От слов к действию: как бизнес помогает фондам спасать детские жизни От слов к действию: как бизнес помогает фондам спасать детские жизни

Как бизнес и благотворительные фонды помогают больницам и тяжелобольным детям

СНОБ
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
И твоя мама тоже И твоя мама тоже

«Все совпадения неслучайны»: первый сериал Альфонсо Куарона

Weekend
«Это__была__мечта» «Это__была__мечта»

Группе Uma2rman — 20 лет! История их успеха напоминает череду счастливых случаев

OK!
Дело молодое Дело молодое

Как перестать участвовать в офисной драме поколений и начать работать

VOICE
8 профессий, которые нормально освоить мужчине (вопреки стереотипам) 8 профессий, которые нормально освоить мужчине (вопреки стереотипам)

«Женские» профессии, которые становятся все более актуальными и подойдут мужчине

Maxim
Самец краснолицего гульмана вторгся в чужую группу и убил несколько детенышей Самец краснолицего гульмана вторгся в чужую группу и убил несколько детенышей

Почему самцы приматов бывают жестокими по отношению к чужим детенышам?

N+1
Человек в темной комнате Человек в темной комнате

Как Леонардо Ди Каприо оказался последней голливудской звездой

Weekend
Умные ногти: что такое NFC-маникюр и как его сделать Умные ногти: что такое NFC-маникюр и как его сделать

Как сделать свои ногти умными? Встроить в них NFC-чип!

VOICE
Почему врач-косметолог может отказать в процедуре: 5 важных причин Почему врач-косметолог может отказать в процедуре: 5 важных причин

Причины, по которым высококлассный косметолог может отказать в приеме

VOICE
Дело мастера Дело мастера

Тест-драйв первого люксового внедорожника Tank

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Как ходить с маленьким ребенком в ресторан: лайфхаки и хитрости Как ходить с маленьким ребенком в ресторан: лайфхаки и хитрости

Лайфхаки, которые помогут насладиться походом в ресторан с ребенком

Psychologies
Диалог с человечеством: художники и коллекционеры о связи искусства и благотворительности Диалог с человечеством: художники и коллекционеры о связи искусства и благотворительности

Как искусство и благотворительность меняют общество

СНОБ
Открыть в приложении