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

Встречают по одежке? Встречают по одежке?

Что скрывается за этикеткой бутылки и как дизайн влияет на восприятие продукта

РБК
«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
Русская альтернатива Русская альтернатива

Почему Запад против нас ополчился и как его победить

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
Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей

Смогут ли торговые войны замедлить распространение электромобилей?

Forbes
Код света и музыки Код света и музыки

Современное искусство открывает новые направления. Одно из них — медиативный арт

ЖАРА Magazine
Между искусством и фейком Между искусством и фейком

10 эпизодов сюр(реализм)а в моде

Weekend
Площадь свободы Площадь свободы

Что такое мастер-спальня и где можно ночью играть на пианино?

VOICE
Стать автором семейного проекта Стать автором семейного проекта

Как стать менеджером своего семейного проекта и настроить связи с родственниками

Psychologies
Как отменяют Макгрегора: удалили из видеоигры, магазины изымают напитки с его именем Как отменяют Макгрегора: удалили из видеоигры, магазины изымают напитки с его именем

Все про процесс «отмены» Макгрегора

Forbes
Болотный хлопок Болотный хлопок

Пушица — растение с мягким пушком, которое растёт на болотах

Наука и жизнь
Найди меня Найди меня

Зачем люди ищут свои корни и почему готовы платить за это огромные деньги

Grazia
Гений места Гений места

Интересные российские гиды — Алтай и Мончегорск

Новый очаг
Неарийские корни Неарийские корни

Автор романа «Почётные арийки» — о том, почему он взялся за эту сложную тему

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Колесо Фортуны Колесо Фортуны

Кавказская пресс-демонстрация обновленного кроссовера Changan CS75 Plus

Автопилот
«Чукотка» на воде, ждем «Лидера» «Чукотка» на воде, ждем «Лидера»

Россия последовательно наращивает свою ледокольную группировку

Монокль
Интересное кино Интересное кино

В Екатеринбурге прошел III Международный кинофестиваль «Одна шестая»

ЖАРА Magazine
Никаких трещин и белых разводов: как защитить ботинки от реагентов Никаких трещин и белых разводов: как защитить ботинки от реагентов

Как защитить свои ботинки от реагентов этой зимой?

ТехИнсайдер
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
Вдохновитель проекта «Вектор» — о выборе профессии кондитера для ребенка Вдохновитель проекта «Вектор» — о выборе профессии кондитера для ребенка

Как превратить детское увлечение кулинарией в профессию?

РБК
Почему музыка из вашей молодости — лучше? Узнайте интересный ответ ученых! Почему музыка из вашей молодости — лучше? Узнайте интересный ответ ученых!

В чем секрет привлекательности музыки из молодости?

ТехИнсайдер
Игорь Костолевский: «Женился я на французской актрисе, а живу с русской железнодорожницей» Игорь Костолевский: «Женился я на французской актрисе, а живу с русской железнодорожницей»

Если есть любовь, все можно преодолеть

Караван историй
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
Как у тебя хорошо! Как у тебя хорошо!

Как правильно просить дом о помощи?

VOICE
Опасные игры Опасные игры

Родителей детей-квадроберов законодательно ограничат в правах?

Лиза
Лиза Моряк: «Мне нравится снимать маску и быть настоящей» Лиза Моряк: «Мне нравится снимать маску и быть настоящей»

Актриса Лиза Моряк — о материнстве, хейте и любви к удобной одежде

Здоровье
«Все время чего-то не хватает для счастья»: как перестать гнаться за успехом и начать радоваться тому, что есть «Все время чего-то не хватает для счастья»: как перестать гнаться за успехом и начать радоваться тому, что есть

Как не потерять вкус к жизни в погоне за достижениями?

Psychologies
В одной лодке В одной лодке

Что нужно, чтобы начать заниматься академической греблей?

Y Magazine
«Мне нужна была борьба»: как Екатерина Габашвили открывала в Грузии школы для девочек «Мне нужна была борьба»: как Екатерина Габашвили открывала в Грузии школы для девочек

Екатерина Габашвили: грузинская писательница и общественный деятель

Forbes
Найти путь к изобилию Найти путь к изобилию

Как работает обращение к психологам с запросом на финансовое благополучие

Psychologies
Открыть в приложении