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

Путь гайдзина Путь гайдзина

Деловой этикет для тех, кто собирается делать бизнес с японскими партнерами

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Подари себе кайф Подари себе кайф

Пошаговый план, как правильно подготовиться к нагрузкам и отдохнуть после них

ЖАРА Magazine
Наталья Зубаревич: «Так, как крутится российский бизнес, ни один бизнес в мире крутиться не может» Наталья Зубаревич: «Так, как крутится российский бизнес, ни один бизнес в мире крутиться не может»

О демографии и перспективах российских регионов в условиях неопределенности

РБК
Почему мы ездим на электро, а не на био: кто придумал моду на электромобили Почему мы ездим на электро, а не на био: кто придумал моду на электромобили

Почему Nissan в нулевые как проклятый пахал именно над электромобилем Leaf?

ТехИнсайдер
Золотой ключик Золотой ключик

Что можно и нужно хранить в банковской ячейке

Лиза
Отберут ли автомобиль, если не заплатить вовремя по автокредиту – и 5 способов решить вопрос с банком Отберут ли автомобиль, если не заплатить вовремя по автокредиту – и 5 способов решить вопрос с банком

Как будет действовать банк, выдавший автокредит, если клиент задерживает платежи

ТехИнсайдер
«Птица» с Барри Кеоганом: магический реализм в британской глубинке «Птица» с Барри Кеоганом: магический реализм в британской глубинке

Как Андреа Арнольд возвращается к корням и находит надежду в магическом реализме

Forbes
Ван Эйк: в раме оптической революции Ван Эйк: в раме оптической революции

Дерево – универсальная метафора ван Эйка, основа его картин

Знание – сила
Две половинки целого – это иллюзия Две половинки целого – это иллюзия

Как сохранять хорошие, живые отношения долгие годы?

Psychologies
Зеленый свет Зеленый свет

Сегодня многие верфи разобрались в том, что же такое sustainability

Y Magazine
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
Размер имеет значение: насколько вредно для здоровья увеличение груди большими имплантами Размер имеет значение: насколько вредно для здоровья увеличение груди большими имплантами

Пластический хирург — обо всех нюансах операции по увеличению груди

ТехИнсайдер
Катастрофа, о которой забыли Катастрофа, о которой забыли

Китайская история ХХ века: с чего началась экологическая катастрофа в Юньнане?

Наука и техника
Подводный меч страны Чучхе Подводный меч страны Чучхе

Военно-морские силы КНДР обладают одним из крупнейших в мире подводных флотов

Наука и техника
Бородавки от лягушек и плохое зрение от чтения в темноте: 7 мифов, в которые мы верили в детстве Бородавки от лягушек и плохое зрение от чтения в темноте: 7 мифов, в которые мы верили в детстве

Мифы, в которые многие из нас верили с детства

ТехИнсайдер
Система Юпитера: рождение пожирателя миров Система Юпитера: рождение пожирателя миров

Юпитер огромен. Настолько, что сухие цифры его величия ни о чем уже не говорят

Наука и техника
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
Вторая Луна: в космосе был замечен «прототип» спутника Земли Вторая Луна: в космосе был замечен «прототип» спутника Земли

Два месяца назад ученые обнаружили в космосе астероид неизвестного происхождения

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
Личинки, серебро и кровопускание: как люди лечились до появления антибиотиков Личинки, серебро и кровопускание: как люди лечились до появления антибиотиков

Как люди лечились до открытия пенициллина?

ТехИнсайдер
Давление ниже плинтуса Давление ниже плинтуса

Простые и эффективные способы привести его в норму без таблеток

Лиза
На пробу На пробу

Как диагностировать туберкулез?

Лиза
Путешествие на виртуальном трамвае Путешествие на виртуальном трамвае

Почему современные дети и подростки чувствуют себя усталыми и хотят спать

СНОБ
Подвид «Разведчика» Подвид «Разведчика»

Как немецкий концерн VW возродил американский внедорожник Scout

Автопилот
Удачная покупка Удачная покупка

Аффирмации, чудо-кошелек и другие способы не прогадать на распродаже

Лиза
«Есть слово „надо“»: зачем развивать дисциплинированность «Есть слово „надо“»: зачем развивать дисциплинированность

Почему дисциплинированность недооценена и как она помогает нам в жизни

Psychologies
В одной лодке В одной лодке

Что нужно, чтобы начать заниматься академической греблей?

Y Magazine
Моя гениальная мелодрама Моя гениальная мелодрама

«Моя гениальная подруга»: четвертый сезон экранизации бестселлера Элены Ферранте

Weekend
Вышел из тени Вышел из тени

С какими тенями борется актер Борис Хвошнянский?

Men Today
Как не испортить чай: 6 популярных ошибок Как не испортить чай: 6 популярных ошибок

Чашка чая олицетворяет уют, но только если чай заварен должным образом!

ТехИнсайдер
Открыть в приложении