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

Жизнь врасплох Жизнь врасплох

В 2022 году московский памятник конструктивизма Хлебозавод №5 обрел новую жизнь

СНОБ
Ползучая локализация Ползучая локализация

«Соллерс» отчитался об успешной реализации стратегии по локализации продукции

Монокль
Лицензия на потребление Лицензия на потребление

Как Джеймс Бонд превратил Холодную войну в развлечение

Weekend
Парк лихой культуры и отдыха Парк лихой культуры и отдыха

«Дети перемен»: опять 1995

Weekend
Zoloto Zoloto

Как путь к статусу рок-звезды у Владимира Золотухина занял десять непростых лет

Собака.ru
Маркетплейс для мобильных и спонтанных Маркетплейс для мобильных и спонтанных

О том, как платформа автопутешествий создает у туристов новые потребности

Монокль
Есть контакт Есть контакт

Певец и продюсер ELMAN о музыке в его жизни и его жизни в музыке

Men Today
Astondoa — имя собственное Astondoa — имя собственное

Портрет старейшей испанской верфи Astondoa Yachts: история и жизнь сегодняшняя

Y Magazine
«Три толстяка» в пятнадцати пунктах «Три толстяка» в пятнадцати пунктах

Краткая история первой советской сказки «Три толстяка»

Weekend
Как Маша Грекова дает новые возможности людям с ментальными особенностями Как Маша Грекова дает новые возможности людям с ментальными особенностями

Как «горячее сердце» помогло создать экосистему поддержки людей с инвалидностью

Forbes
Что такое «теория красных ногтей» — и правда ли, что этот цвет помогает привлечь мужчину Что такое «теория красных ногтей» — и правда ли, что этот цвет помогает привлечь мужчину

Почему красный цвет маникюра некоторым кажется таким «могущественным».

Psychologies
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
Дальнобойщики 2:0 Дальнобойщики 2:0

Страшно ли ехать в кабине беспилотного грузовика?

ТехИнсайдер
Что такое AGS, или Как может совершенно случайно развиться аллергия на красное мясо Что такое AGS, или Как может совершенно случайно развиться аллергия на красное мясо

Как проявляется аллергия на красное мясо?

ТехИнсайдер
Власть безумия и безумие власти Власть безумия и безумие власти

Русское юродство как сюрреализм до сюрреализма

Weekend
«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
«Империи норманнов: Создатели Европы, завоеватели Азии» «Империи норманнов: Создатели Европы, завоеватели Азии»

Что гобелен из Байё сообщает о завоевании Англии нормандцами

N+1
Купите это немедленно! Купите это немедленно!

Как нас заставляют приобретать ненужные вещи в «черную пятницу»?

Лиза
Кто качает Кто качает

5 шефов, которые раздают тренды и определяют гастрономические вайбы Петербурга

Собака.ru
Хорошо продуманное бессознательное Хорошо продуманное бессознательное

Как возник, что провозгласил и как был усвоен сюрреализм

Weekend
Помогает ли коллаген здоровью суставов и кожи Помогает ли коллаген здоровью суставов и кожи

Что такое коллаген? Нужно ли его пить для здоровья кожи?

ТехИнсайдер
Фонд «Антон тут рядом»: как создать систему поддержки для людей с аутизмом Фонд «Антон тут рядом»: как создать систему поддержки для людей с аутизмом

«Антон тут рядом» системно поддерживает людей с аутизмом и дает им рабочие места

Forbes
Зачем Трампу столько власти Зачем Трампу столько власти

Откажется ли Дональд Трамп, став президентом, от революционной тактики?

Монокль
Что такое речевой дресс-код и как вызвать доверие у собеседника Что такое речевой дресс-код и как вызвать доверие у собеседника

Как и по каким параметрам корректировать свою речь в зависимости от ситуации

РБК
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
Культурное наследие Культурное наследие

Авторы, которые в своем творчестве обращаются к историческим корням

Grazia
На острове Диско найден возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов На острове Диско найден возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов

Магма могла стать источником фосфора для возникновения первых живых организмов

Знание – сила
Что такое киберфлешинг: зачем мужчины отправляют женщинам дикпики Что такое киберфлешинг: зачем мужчины отправляют женщинам дикпики

Что толкает мужчин высылать малознакомым девушкам снимки своих гениталий

Psychologies
Уют по-мужски Уют по-мужски

Элегантный и сдержанный интерьер для бизнесмена

SALON-Interior
Даня Крастер: «Я заболел алкоголизмом и был отчислен из строительного — теперь зудит по поводу этого» Даня Крастер: «Я заболел алкоголизмом и был отчислен из строительного — теперь зудит по поводу этого»

Даня Крастер: невероятный разговор о популярной науке и любви ко всему новому

Maxim
Открыть в приложении