Прорывная идея. Физик Фёдоров объяснил, для чего России квантовый компьютер

В Парке науки и искусства «Сириус» прошел III Конгресс молодых учёных. В мероприятии приняли участие более пяти тысяч человек. Среди них был и Алексей Фёдоров — руководитель научной группы Российского квантового центра «Квантовые информационные технологии» и директор Института физики и квантовой инженерии Университета науки и технологий МИСИС.

Пока это только «подходы к снаряду».

Дмитрий Писаренко, aif.ru: — Алексей, этим летом на форум, посвящённый квантовым технологиям, приезжал Владимир Путин. Значит ли это, что у государства повышенное внимание к вашему направлению исследований?

Алексей Фёдоров: — Безусловно. В 2019 году по поручению правительства были разработаны Дорожные карты в области квантовых технологий. Уже это свидетельствовало о повышенном внимании и попытке консолидировать исследования в области квантовой физики в единую программу.

Связано это с тем, что у квантовых технологий большое прикладное применение. В том числе в решении задач, связанных с обработкой, передачей и защитой информации. А это критически важно для развития цифровой экономики и общества.

Летом президенту Путину были показаны конкретные достижения в рамках Дорожных карт. В частности, 16-кубитный квантовый компьютер, созданный российскими учёными при поддержке госкорпорации «Росатом», самый мощный в нашей стране на данный момент. Он способен решать первые практические задачи. Пусть пока без превосходства над классическими способами решения, но всё-таки это осмысленные алгоритмы.

— Что именно может решать этот компьютер?

— 16 кубитов — это относительно небольшой размер регистра для квантового вычислителя. Он может решать базовые задачи по обработке данных, задачи в области квантовой химии (на том форуме президенту как раз продемонстрировали моделирование молекулы гидрида лития) и машинного обучения.

Повторюсь, пока он решает эти задачи не лучше, чем классический компьютер. Это только первые «подходы к снаряду». С увеличением количества кубитов и операций с ними мы рассчитываем на решение задач, которые находятся на грани возможностей мощных суперкомпьютеров.

«У России есть достижения по каждому направлению».

—Так этот компьютер и есть наше главное достижение в квантовой физике на данный момент?

— В сфере квантовых вычислений — да. Отмечу, что, помимо 16-кубитного квантового компьютера на ионной технологии, у нас есть 16-кубитный компьютер на нейтральных атомах, 8-кубитный на сверхпроводниках и 4-кубитный на фотонах.

Всё это разные способы реализации квантовых вычислений. На сегодняшний день в мире нет единого понимания, какой из них в будущем станет лидирующим. Важно, что у России есть достижения по каждому ключевому направлению.

— А какие задачи в интересах народного хозяйства квантовый компьютер сможет решать в будущем, когда завершатся все эти Дорожные карты и будет построен мощный процессор?

— Во-первых, задачи оптимизации. Это задачи, в которых существует огромное количество вариантов решения и нужно выбрать оптимальный. Во-вторых, задачи, связанные с моделированием тех же химических соединений и материалов. Это может быть, например, создание нового поколения аккумуляторов. Или разработка новых лекарств, так как для получения лекарств с заданными свойствами необходимо подобрать и промоделировать молекулу действующего вещества. Также и задачи машинного обучения, что важно в разработках искусственного интеллекта.

Для нашей экономики, народного хозяйства квантовый компьютер станет очень полезным инструментом.

Войдём в квантовый мир незаметно.

— Обычно, говоря о квантовых технологиях, упоминают системы шифрования, которые невозможно будет взломать. А с этим связывают национальную безопасность.

— Так и есть. Квантовые технологии позволяют решать задачи информационной безопасности. И эта безопасность гарантируется фундаментальными физическими законами. Эта технология называется квантовым распределением ключей.

Её внедрение крайне актуально: чем мощнее будет становиться квантовый компьютер, тем проще ему будет взламывать современные механизмы шифрования, используемые сейчас повсеместно. Эти алгоритмы применяются для шифрования данных в интернете, в банковских сервисах и много где ещё.

Также появилось и новое поколение алгоритмов — постквантовые. Их не удастся взломать даже квантовым компьютерам. И сейчас идёт их активная разработка и тестирование.

В какой-то день мы с вами проснёмся, включим гаджеты, и на них установится обновление — новое программное обеспечение, где будет использоваться постквантовая криптография. В некоторых браузерах такие модули уже есть.

— То есть мы войдём в квантовый мир и сами этого не заметим?

— Такие вещи мы, пользователи, можем и не заметить, хотя за ними стоит прорывная идея и колоссальный труд инженеров и учёных, который идёт прямо сейчас.

— Чего вы ждёте от III Конгресса молодых учёных?

— Это очень важное мероприятие для России. Конгресс уже стал традиционной площадкой для обсуждения различных технологических задач, которые стоят перед нашей страной. Особенность его в том, что на нём собираются представители разных научных направлений, они обсуждают насущные вопросы, сквозные для сферы научных исследований.

Кроме того, всегда приятно почувствовать атмосферу и зарядиться энергией, которая циркулирует в этом пространстве возможностей, где собирается много талантливой молодёжи. Наконец, мероприятие важно для привлечения внимания молодых людей к профессиям учёного, инженера, технологического предпринимателя. Для будущего нашей страны они крайне востребованы.

Организаторами III Конгресса молодых учёных выступают Фонд «Росконгресс», Министерство науки и высшего образования РФ, Координационный совет по делам молодёжи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию. Оператор Десятилетия науки и технологий — АНО «Национальные приоритеты».