„През последните 25 години има огромен напредък в квантовите технологии."
— Медиите пишат много
— Квантовите технологии привличат страхотновнимание по няколко причини. Първо, те са свързани с квантовата физика, много интересна научна теория, която описва най-малките обекти, с които можем да взаимодействаме. Тази наука помага да се опишат състоянията на квантовите обекти, както и да се управляват. Изводите, направени от квантово-механичните съображения, често противоречат на това, с което сме свикнали - нашия "класически" опит.
Второ, първите устройства вече се появяват иустройства, изградени на принципите на управление на отделни квантови системи, и тяхното развитие позволява да се решават проблеми, с които съвременните суперкомпютри не могат да се справят. Можете да решите други важни задачи. Например да предава информация по такъв начин, че сигурността да е гарантирана от фундаменталните физични закони, както и да измерва параметрите на околната среда, температурата, параметрите на електромагнитните полета и т.н. с максимално допустимата точност.
Пропастта между очакванията от квантовите технологии иима реално състояние на развитието им, но то не е критично. Експертната общност е доста консервативна, говори за постепенен напредък и преход от просто към сложно. Ако погледнете какво се случи през последните 25 години, това е колосален скок напред. В областта на квантовите изчисления преминахме от демонстриране на основните принципи на работа на различни видове квантови изчислителни устройства до решаване на изчислителни проблеми, които са недостъпни за класическите компютри.
Алексей Федоров
— Имате ли признаци, че развитието в тази област заслужава внимание? Сега всички се фокусират върху броя на кубитите - това обективен показател ли е?
— Броят на кюбитите като отделен параметър не помага да се оцени състоянието на развитието на квантовите изчисления.Ако се интересувате от научно постижение и искате да разберете неговия статус, до каква степен еили някакъв друг резултат, заслужаващ внимание, има една проста и много вярна рецепта— да се провери дали резултатите са проверени от научната общност.
Например Google преди демонстрацията на квантExcellence внимателно подготви научна статия. Работиха върху него дълго, мисля около година, за да убедят научната общност в правотата на изводите. Статията е публикувана заедно с колосално количество допълнителни материали в едно от най-уважаваните научни списания. Ето защо, въпреки проблемите с "прегряването" и надценяването на възможностите, когато се оценяват технологиите, би било добре да се погледне състоянието на научните публикации по тази тема във водещи списания.
Говорейки за броя на кубитите, общносттаопитва се да избере едно разбираемо число, за да обясни целия напредък през него. Следователно виждаме публикации за 2, 10, 15, 5000 кубита - но какво означава това? Моето предпазливо предположение е, че в близко бъдеще все повече ще чуваме не за броя на кубитите, а за способността на системите да решават реални проблеми.
Има и друга област на квантовата технология – квантовите комуникации или по-точно разпределението на квантовите ключове.Има и други критерии , като скоростта на генериране на ключове и способността за интегриране на квантови решения в класическата инфраструктура.Много от тях са по-трезви в оценката си за развитието, отколкото един показател или параметър.
— От какви технологии в тази област се интересувате лично?
- Започнах с това, че се занимавах с квантикомуникации и постквантова криптография. Това са две области, свързани със защитата на информацията в ерата на появата на квантов компютър. Ако един квантов компютър е достатъчно мощен - с много добри кубити - той ще може да разбие някои от днешните криптографски алгоритми. Ние разработваме ново поколение устройства за защита на данните, алгоритми и инструменти, които могат да бъдат противодействани на заплахи с помощта на квантов компютър. Тези технологии вече са достигнали зряла фаза и се разработват не от СРС, а от отделни компании.
В момента съм фокусиран върху квантовите изчисления и работим върху създаването на алгоритми и софтуер за бъдещи квантови компютри.Основното предизвикателство за цялата общност, която се интересува от квантовите алгоритми, е да разбере дали е възможно да се постигне изчислително превъзходство при решаването на практически проблеми с настоящите или бъдещите поколения квантови компютри.
Дали сигурността на данните е единствената заплаха, която представляват квантовите компютри? Или има други аспекти, за които трябва да се притеснявате?
— Основната заплаха е в посока осигуряванеинформационна сигурност. Но има и други трудности - не можем да проверим решението на някои проблеми с помощта на квантови компютри, следователно не можем да ги използваме. Но това не е уникален проблем - той съществува и в класическите суперкомпютри. В крайна сметка, ако един суперкомпютър в едно копие решава някакъв проблем, тогава как да проверим това решение? В класическото изчисление хората са мислили от десетилетия как да направят това и как тези инструменти могат да бъдат адаптирани за квантово изчисление.
- В областта на AI и машинното обучение често се говори за външно регулиране, за да не излезе технологията извън контрол. Има ли такива разговори и в квантовите технологии или е рано да се говори за това?
– Опитът с машинно обучение ще бъде полезен заквантови компютри - плюс или минус говорим за едно и също нещо. Но как да го използваме? Мисля, че трябва да се доверим на сложните технологии, дори и да не разбираме напълно как работят. Ще бъде възможно да работим с тези решения и можем да се уверим, че те няма да ни навредят.
— Не се ли притеснявате, че тромавата регулация ще спре напредъка в тази област?
Аз съм технологичен позитивист. Вярвам, че всяка технология, въпреки рисковете, има предимно предимства, ако се третира разумно.
„Водещите списания остават неутрални – както трябва да бъде съвременната наука“
— Трудно ли е да се занимаваш с квантови технологии в Русия? Кой е основният клиент сега, какво иска да получи като резултат?
— Има тенденция държавата да е основнатаинвеститор в развитието на квантовите технологии. Ако погледнете финансирането, по-голямата част от него идва чрез правителствени програми, така наречените пътни карти за развитие на квантовите технологии. Има ги във всички развити технологични страни - САЩ, страни от ЕС, Канада, Япония, Великобритания, Австралия, Китай.
Освен това има голямо финансиранеот частни компании и инвеститори. Частните пари ви позволяват да се движите много по-бързо и изискват по-лесно отчитане. И в някои области виждаме най-доброто представяне в стартиращи компании, някъде в корпорации, традиционно свързани с компютрите. Тонът се задава от Google, IBM, Intel и техните партньорски университети.
В Русия тенденцията към финансиране отИмаме и щати, приехме пътна карта за развитие на квантовите изчисления, в рамките на която се работи за изграждане на няколко квантови процесора и облачен софтуер. Това са значителни средства, но всичко е относително. Един ден, след лекция, на която говорих за финансиране, един учен, който работи в областта на биотехнологиите, се обърна към мен и се чудеше защо толкова малко пари в света се харчат за квантови технологии.
— Как се развиват квантовите технологии в Русия? Има ли стартиращи фирми, които правят това?
- Динамичен.В исторически план много за квантовите технологии са изобретени в СССР и Русия. Ако погледнете Нобеловите награди, присъдени за квантови технологии от първата вълна, те са свързани с работата в областта на физиката на ниските температури, която стана основата на съвременните квантови изчисления. Нашата школа и интерес са запазени, всичко е благоприятно за работа в тази посока. Дори идеята за квантов компютър от Ричард Фейн в САЩ и Юрий Ман, съветски математик, възниква паралелно.
Сега плановете са да се разработи квантжелязо, процесори на различни физически принципи. Практиката показва, че е възможно да се върви в тази посока. Това е много конкурентна област, всеки ден има нови идеи, на които трябва да се отговори. Оптимист съм - трябва да предложиш нещо ново и да се движиш в собствената си посока, а не изцяло да базираш разработките си на чужди идеи, за да настигнеш някой ден, а в бъдеще да изпревариш.
Вече говорих за QRate и QApps, които се занимават съответно с квантовата и постквантовата криптография.В момента работим по стартирането на стартъп в областта на квантовите изчисления.
— Липсата на финансиране свързана ли е с дългия хоризонт на планиране в квантовите изчисления?
— Да, частните инвеститори се нуждаят от ясни резултати иадекватни времеви хоризонти. Публичните инвестиции ни позволяват да преминем малко по-стратегически. Но с развитието и адаптирането на технологиите тези инвестиции ще се увеличават и ще приемат други форми.
— Как изолацията от международната общност на учени се отрази на работата ви?
— Имаше много бурен период, който поставиколеги в доста трудно положение. Но ние бяхме и оставаме отворени за взаимодействие. Трудностите и пречките се появиха от другата страна - често те бяха наложени от административни правила. Но напоследък виждам положителна тенденция. Продължихме онези съвместни статии и работи, които планирахме с колегите. Надявам се това да продължи.
Трудно е да се предвиди, но имаме доста дългохоризонт на съвместно планиране на работата. Въпреки че е възможно да се движи според плана, но има ексцесии - понякога изследователите пишат странни коментари за необходимостта да се потвърди или отрече участие в определени политически идеи. Но като цяло водещите списания остават неутрални - както трябва да бъде съвременната наука. Например, напоследък руските учени продължават да публикуват в публикации на Американското физическо общество. Всичко е запазено, всичко работи.
„Някои казват, че никой не се нуждае от квантови технологии. Други - че могат да решат всеки проблем"
- Има ли заблуди или неточности, които най-често ви се набиват на очи?
- Основната е полярността на мненията за квантатехнологии. Някои казват, че никой не се нуждае от квантово изчисление, че никога няма да работи и че квантовите компютри не могат да бъдат изградени. Такива научни статии продължават да се публикуват и до днес. Има и свръхоптимистични колеги, които се опитват да използват квантов компютър за всичко и да решават всякакви проблеми.
И двете крайни гледни точки ме каратнедоумение, но има и разумна позиция. Все още имаме основание да вярваме, че квантовият компютър ще осигури ускорение при някои класове проблеми. Аз съм за балансиран подход, фокусиран върху проверка на хипотези и ако някои от тях не се потвърдят, няма нищо лошо, това са просто хипотези.
Освен това е смешно, че физиците явно са по душаромантика. Затова понякога избират не най-успешните имена за научни трудове или явления. Например има квантова телепортация. Често възниква въпросът: възможно ли е да се телепортира човек чрез методите на квантовата телепортация? Но трябва да разберем, че квантовата телепортация не е физическо движение на маса от една точка в друга, а прехвърляне на квантови състояния.
Много термини, които се появяват в научнатаобщност, трябва да обясните правилно. Например, квантовата псевдо-телепатия е напълно научен феномен. Или, да речем, квантовата хомеопатия също. Ако погледнете всичко това с неподготвено око, може да възникне недоумение. Но в този случай термините са много далечно свързани с каноничното определение за телепатия и хомеопатия.
— Могат ли обикновените хора да се докоснат до квантовите компютри?
— Да, напишете основен квантов алгоритъм ида видим, че е възможно да се ускори решаването на проблема по този начин. Красотата на такива алгоритми е, че те са доста прости и красиви. Те могат да се използват, за да се разбере как работи квантовото изчисление, да се види ролята на заплитането и суперпозицията при решаването на проблеми.
Или можете да дойдете на екскурзия до Русияквантов център, за да видим на какъв етап са тези технологии, как се разработват от цял екип учени, преди да се превърнат в устройства, които реално да се използват на практика.
— Защо сте технооптимист? Какви аргументи имате, че технологиите няма да ни навредят?
- Това до голяма степен се дължи на факта, че всичко нямаедна чиста страна. Историята показва, че едно и също научно постижение или технология може да се използва по различни начини. Например ядрената технология ни даде както енергия, така и нов тип оръжие.
Но аз съм оптимист, защото положителните аспектитехнологията все още ще се използва за постигане на цялостен напредък. Това също работи с квантовите изчисления - устройства и технологии, които могат да защитават данните, ще се появят много по-рано от квантов компютър, който може да хакне всичко. Такива стъпки ще помогнат за неутрализиране на негативните аспекти и максимизиране на ползите - това ще работи както с машинното обучение, така и с биотехнологиите. Затова съм убеден, че ще използваме квантовите компютри именно за решаване на най-трудните проблеми, пред които е изправено човечеството днес.
Прочетете още:
Археолозите официално потвърдиха легендите от Библията
Оказа се какво се случва с клетките на тялото, когато сърцето умре
Сигналът на Starlink е хакнат, за да се използва като алтернатива на GPS