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

Надо радоваться Надо радоваться

Оксана Лаврентьева уверяет: любые кризисы – вовсе не повод предаваться унынию

VOICE
Принципы качественного онлайн-обучения: как выбрать онлайн-курс, который реально научит Принципы качественного онлайн-обучения: как выбрать онлайн-курс, который реально научит

Как подобрать онлайн-обучение, которое захочется пройти до конца?

Inc.
20 признаков коренного москвича 20 признаков коренного москвича

Как узнать коренного москвича?

Maxim
Одиночество вдвоем или семейное выгорание: как распознать и преодолеть кризис в отношениях Одиночество вдвоем или семейное выгорание: как распознать и преодолеть кризис в отношениях

Живете с партнером под одной крышей, но чувствуете себя одиноко?

VOICE
Как сериал «Ничего не говори» рассказывает о конфликте в Северной Ирландии Как сериал «Ничего не говори» рассказывает о конфликте в Северной Ирландии

«Ничего не говори»: трагедия Джин МакКонвилл и теракт в Северной Ирландии

Forbes
Тёплое время: 20 идей для уютной атмосферы в семье Тёплое время: 20 идей для уютной атмосферы в семье

Идеи, которые помогут сделать ваше «время вместе» теплее, дружнее и интереснее

Новый очаг
Археологи выявили остатки древнейшей окрашенной одежды в Нидерландах Археологи выявили остатки древнейшей окрашенной одежды в Нидерландах

Ученые нашли остатки ткани в погребении раннего железного века в Нидерландах

N+1
У позвоночных нашлось семь поводов поесть фекалий У позвоночных нашлось семь поводов поесть фекалий

Пищевую копрофагию у позвоночных животных можно разделить на семь категорий

N+1
3 признака того, что у вас с партнером «синдром соседа» 3 признака того, что у вас с партнером «синдром соседа»

Как понять, что вы больше не любовники, а просто сожители?

Psychologies
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
Как заинтересовать клиента, и почему люди больше не любят гипермаркеты Как заинтересовать клиента, и почему люди больше не любят гипермаркеты

Как рынку электроники привлекать новых клиентов?

Inc.
«Белорусские мифы. От Мары и домашнего ужа до волколака и Злыдни» «Белорусские мифы. От Мары и домашнего ужа до волколака и Злыдни»

Какая нечистая сила обитает в вихре

N+1
Иммунитет и вакцинация: роль вакцин в профилактике инфекционных заболеваний Иммунитет и вакцинация: роль вакцин в профилактике инфекционных заболеваний

Как работают вакцины?

ТехИнсайдер
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
«7 раз подумай, 1 раз выброси»: самые опасные бытовые отходы, которые нужно утилизировать правильно «7 раз подумай, 1 раз выброси»: самые опасные бытовые отходы, которые нужно утилизировать правильно

Какие бытовые отходы считаются опасными и приносят наибольший вред природе

ТехИнсайдер
Водитель для зомби Водитель для зомби

«Кадавр»: сумрачный турецкий хоррор

Weekend
Молодые годы Колчака Молодые годы Колчака

Александр Колчак — не только военный, но и ученый-океанограф

Знание – сила
Жизнь Нэнси Уорд, женщины из племени Чероки, которая боролась за мир с европейскими поселенцами Жизнь Нэнси Уорд, женщины из племени Чероки, которая боролась за мир с европейскими поселенцами

Нэнси Уорд: от статуса племянницы вождя до титула «Военной женщины»

ТехИнсайдер
Две половинки целого – это иллюзия Две половинки целого – это иллюзия

Как сохранять хорошие, живые отношения долгие годы?

Psychologies
Если болит животик Если болит животик

Какие могут быть причины болей в животе у ребенка?

Лиза
Лимфома, удар ножом, ВИЧ и вера: почему чемпионы уходили из спорта и как возвращались Лимфома, удар ножом, ВИЧ и вера: почему чемпионы уходили из спорта и как возвращались

Как величайшие спортсмены уходили на пенсию?

Forbes
Ваш электромобиль проедет 300.000 км без ремонта батареи, утверждает исследование. Ну что, поверим? Ваш электромобиль проедет 300.000 км без ремонта батареи, утверждает исследование. Ну что, поверим?

Деградация аккумуляторов оказалась значительно меньше, чем многие думали

ТехИнсайдер
Лажа Галактики Лажа Галактики

«Франшиза»: Армандо Ианнуччи и Сэм Мендес разоблачают супергероику

Weekend
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
Деды выживали Деды выживали

«Лихие»: очередные экранные 1990-е

Weekend
Интернет: зависимость или досуг? Интернет: зависимость или досуг?

Интернет: обратная сторона медали

Здоровье
«Ты настоящая молния»: как Билли Джин Кинг помогла создать женскую хоккейную лигу «Ты настоящая молния»: как Билли Джин Кинг помогла создать женскую хоккейную лигу

Как Билли Джин Кинг реализовала мечту более 200 хоккеисток

Forbes
Научить хорошему Научить хорошему

Как транслировать ребенку именно то, что для нас ценно?

Psychologies
Все секреты о том, как работодатели понимают, что сотрудник им подходит Все секреты о том, как работодатели понимают, что сотрудник им подходит

Какие черты соискателя по-настоящему привлекают работодателей?

Inc.
Культурное наследие Культурное наследие

Авторы, которые в своем творчестве обращаются к историческим корням

Grazia
Открыть в приложении