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

Тело жизни Тело жизни

Деми Мур о выборе ролей, эйджизме и ошибках, которые нужно совершать

Grazia
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
Булгаковское Средневековье Булгаковское Средневековье

Что роман «Мастер и Маргарита» унаследовал от Средневековья

Вокруг света
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
Художник Артур Кривошеин: «Мне нравится ностальгировать» Художник Артур Кривошеин: «Мне нравится ностальгировать»

Художник Артур Кривошеин — об авангардистах и неизбежных изменениях

СНОБ
«Я терпеливо жду в засаде» «Я терпеливо жду в засаде»

Маргарита Чинкова — о том, как заработать на офертах, допэмиссиях и ликвидациях

Монокль
Жить и быть Жить и быть

«Птица»: Андреа Арнольд находит выход из отчаяния

Weekend
Власть безумия и безумие власти Власть безумия и безумие власти

Русское юродство как сюрреализм до сюрреализма

Weekend
Гигантские шершни добрались до Европы Гигантские шершни добрались до Европы

Южных гигантских шершней заметили в Испании

N+1
10 вещей, которые делают дерматологи для укрепления ногтей 10 вещей, которые делают дерматологи для укрепления ногтей

Как улучшить состояние ногтей, не используя коллаген?

VOICE
Пространство свободы Пространство свободы

Этот лаконичный дизайн стал воплощением идеи об интерьере как месте отдыха

SALON-Interior
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
Закрасить седину Закрасить седину

Методы, которые помогут замаскировать седые волосы и освежить образ

Лиза
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
Гений места Гений места

Интересные российские гиды — Алтай и Мончегорск

Новый очаг
Темная сторона силы: что скрывается за успехом ярких предпринимателей Темная сторона силы: что скрывается за успехом ярких предпринимателей

За историей успешного предпринимателя стоят не только визионерские прозрения

Forbes
Колесо Фортуны Колесо Фортуны

Кавказская пресс-демонстрация обновленного кроссовера Changan CS75 Plus

Автопилот
Ученые объяснили, почему жировые клетки не лопаются от накопленного жира Ученые объяснили, почему жировые клетки не лопаются от накопленного жира

Каков механизм в жировых клетках, который позволяет им безопасно увеличиваться?

ТехИнсайдер
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
«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
«Хоспис — это дом, где берегут жизнь, сколько бы ее ни осталось»: отрывок из книги сотрудников фонда «Вера» «Хоспис — это дом, где берегут жизнь, сколько бы ее ни осталось»: отрывок из книги сотрудников фонда «Вера»

Отрывок из книги «Настоящее время», написанной сотрудниками фонда «Вера»

СНОБ
Исследование префронтальной коры показало, что одиночество меняет мозг Исследование префронтальной коры показало, что одиночество меняет мозг

Нейронные представления одиноких людей отличаются от типичных для их группы

ТехИнсайдер
Семь причин сонливости Семь причин сонливости

Спите 7–8 часов, а днём всё равно клюёте носом?

Здоровье
Шоу начинается! Шоу начинается!

Создатели сериала-скандала «Дайте шоу» — о магии кино и борьбу за эмоции зрителя

OK!
Какие навыки нужны топ-менеджерам для обеспечения успеха и стабильности бизнеса — отвечают лидеры российских компаний Какие навыки нужны топ-менеджерам для обеспечения успеха и стабильности бизнеса — отвечают лидеры российских компаний

Какие навыки помогают топ-менеджерам развивать свои компании?

СНОБ
Шимпанзе лучше выполняют задания, если на них смотрят зрители Шимпанзе лучше выполняют задания, если на них смотрят зрители

«Эффект аудитории» укоренился в социальной эволюции человекообразных обезьян

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
Куда вложить деньги, чтобы они приносили прибыль Куда вложить деньги, чтобы они приносили прибыль

Варианты для инвестиций и пассивного дохода

VC.RU
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
Чемодан без ручки Чемодан без ручки

Ситуации, в которых отношения обречены

Лиза
Открыть в приложении