Руслан Юнусов— Генерален директор на Руския квантов център. Завършва физика с отличие
RCCе изследователска организация, коятопровежда фундаментални и приложни изследвания в областта на квантовата физика, занимава се със създаването и комерсиализацията на нови технологии и устройства, базирани на използването на квантови ефекти. Специалистите разработват свръхчувствителни сензори, оптични микрокухини, елементи на квантови компютри (кубити), както и системи за квантова криптография и др. През 2016 г. Центърът беше първият в Русия, който стартира абсолютно сигурни комуникации по търговски линии; през май 2017 г. той пусна първата в страната многовъзлова квантова мрежа и първия в света квантов блокчейн.
Квантов процесор, руски разработки и стек
- Какво включва пътната карта за развитието на квантовите технологии?
— Пътната карта включва три основниподтехнологии: квантово изчисление, т.е. квантов компютър, квантови комуникации и квантови сензори. Говорейки от гледна точка на зрялост, квантовите комуникации днес са най-конкурентните в сравнение с решенията в света. През последните три години успяхме значително да намалим изоставането от лидерите и сега ги догонваме. Целта до 2024 г. е да направим решение от световна класа и да навлезем на световните пазари и да продаваме устройството там. Нашата цел, за която говорим, е 8% от световния пазар.
- СРС развива всичките три области, които споменахте?
- частично.Имаме собствен екип за квантови комуникации, но има още две изследователски групи в Русия. В квантовите изчисления ние разработваме някои части от тази голяма област, но не всички. Ако говорим за квантово изчисление, много хора не разбират правилно формулировката на проблема. За да разрешите проблем на квантов компютър, не е достатъчно просто да имате квантов процесор. Трябва да можете да го управлявате и след това трябва да имате операционна система, алгоритми - за решаване на целия стек.
- Какви са задачите сега, ако говорим за компютър - да се увеличи времето на живот на кубита? Ако разгледаме примера на IBM компютър.
- Вижте, това, което казвате сега, евъпрос от първо ниво, хардуер. Как да изградим самия процесор, така че да работи правилно. И има няколко различни технологични основи, върху които може да се изгради – свръхпроводимост, или студени атоми и студени йони. Не е ясно кой от тях ще спечели след пет години.
- Ще стигне ли до едно решение, няма ли всички технологии да бъдат на пазара едновременно?
- Най-вероятно рано или късно ще се стигне до нещосам. Защо? Например всички класически процесори са изградени по една и съща технология. Въпреки че теоретично беше възможно да се направят различни. И има няколко причини за това - инвестиции, ефективност и така нататък. Просто сега не е ясно коя технология ще спечели. Има технологични проблеми със свръхпроводящите кубити, като продължителността на живота, но това не е единственият проблем. Точността на записа и четенето също е много важна. И след това – как да изградим достатъчно голяма мащабируема система. Това е основният въпрос. Има много параметри, които трябва да бъдат разгледани. Нека си представим, че сте създали добър процесор. Вашият компютър няма да работи с един процесор. Нуждаем се също от алгоритми за коригиране на грешки, коригиращи кодове, имаме нужда от алгоритми за решаване на проблеми, самата операционна система, език за програмиране, интерфейс за индустрията, така че да можете да изтеглите проблема и да получите решение.
- Може да се изгради едновременно с процесора?
- Разбира се, това е направено. Например, хората пишат езици за програмиране за абстрактен квантов компютър. Или квантови алгоритми за факторинг на числа, нещо друго - те обикновено се правят за абстрактен квантов компютър, т. Нар. Универсален. Когато хората пишат софтуер, програми на високо ниво, те не мислят на кой процесор ще се направи, пишат на логическо ниво. Аналогично, алгоритмите са разработени на логическо ниво.
Квантовите компютри ще дойдат дори в селското стопанство
- Можете ли да ни кажете за квантовите сензори?
— Пример за квантов сензор —свръхпроводящ квантов компютър Той използва такава верига в свръхпроводящо състояние като кубити. И проблемът с продължителността на живота е, че всякакви външни смущения разрушават това състояние. Ако същият дизайн се използва като детектор на външни полета, които го унищожават, тогава магнитните полета могат да бъдат измерени много точно. Най-точните измервания на магнитните полета се извършват с помощта на същата qubit технология, само в различна форма. Можете да използвате отделни атоми - например азотни атоми, поставени в диамантен кристал. Те са разположени толкова изолирани, че могат да се използват за измерване на същите магнитни полета, температура или гравитация. Това вече се случва в лабораториите, но е необходимо да се премине към индустриални продукти. Това ще бъдат много малки, енергийно ефективни и чувствителни сензори.
- В края на брифинга казахте, че квантовата стойносттехнологията ще дойде във всички отрасли. И защо са във всички индустрии? Направихте аналогия с обикновените компютри, но в много индустрии обикновените компютри решават всички проблеми.
-Да, но когато се появиха конвенционалните компютри, те не бяха необходими във всички индустрии. Преди 50 години не всеки имаше нужда от компютър и хората казаха, да, не ми трябва такъв. А днес няма нито една такава индустрия...
- Смятате ли, че същото ще се случи и с квантовата?
- Когато все още имате власт, главатаидват нови предизвикателства. И тук, например, изкуствен интелект - където е необходимо, навсякъде или не? Да, почти навсякъде. Точно както става по-достъпно, просто, интегрирано и решава по-широк клас проблеми, то ще се използва навсякъде. Квантовият компютър е като основна технология, която осигурява решение на различни проблеми. С развитието на тази технология тя ще дойде в селското стопанство, промишления сектор и банковия сектор.
- Казахте за 2024 година. Но ако говорим за достъпността на технологиите за бизнеса, дори и за големите, тогава какви термини можем да говорим, когато тези технологии могат да бъдат предоставени от компаниите?
— Тук има един проблем: не е ясно колко е необходимовреме за решаване на технологични проблеми за мащабиране на квантов компютър. Може би три години, може би повече. Понякога стигате до етапа на внедряване и виждате технически проблем, чието разрешаване ще отнеме няколко години. Понякога се движите нормално. Засега изглежда, че има движение, но не е очевидно. Следователно в петгодишен период се очаква да бъдат предложени икономически ефективни решения.
За достъпа - не всеки ще трябва да купуваквантов компютър, за да изпробва квантовите изчислителни възможности. Вече, за да тества технологията, IBM дава достъп до компютъра на облака. Тук предлагаме в рамките на пътната карта да се премине към създаването на платформа за облаци. Така че всеки може да тества пробивната технология, без да купува компютър
- Така че това ще бъде компютър, построен, например, в СРС, до който други организации могат да имат достъп?
- Не е задължително в СРС, може да бъде навсякъдепостроен от И основната идея е тази платформа да има достъп до различни компютри. Защото сега има универсални квантови компютри, симулатори, съществуват класически алгоритми, вдъхновени от квантовете, има само класически компютри. И в зависимост от естеството и сложността на задачата, тя се изпраща за грешки в съответната система. Както и сега, имаме процесор, съвместен процесор вътре в него, има и графичен процесор. И на каква задача е, системата определя къде да го изпрати за решаване. Така че е тук: в зависимост от задачата, платформата трябва да разбере къде е по-добре да се опита да я реши. И да работят не с един компютър, а с няколко, а също и със симулатори.
"Когато се появи квантов компютър, той може да разбие всички системи за криптиране." Готови ли сме за този момент?
- Квантовите комуникации предпазват от това. В Русия са разработени подходящи решения, по-специално от нашето дъщерно дружество Qrate, т.нар. Ако утре възникне този проблем, той няма да бъде решен в един ден, защото отнема време за инфраструктура. Освен това, все още има нови типове алгоритми - така наречените пост-квантови алгоритми - те все още не са реализирани. Полагаме усилия да посрещнем появата на напълно въоръжени квантови компютри.
Квантови комуникации- комуникационни мрежи, които защитават предаваните данниданни, използващи основните закони на квантовата механика. Те са практическа реализация на така наречената квантова криптография. Те формират важен елемент от системите за квантово изчисление и криптография. Позволява транспортирането на информация между физически разделени квантови системи. В разпределените изчисления мрежовите възли в мрежата могат да обработват информация, като действат като квантови порти. Сигурен трансфер на данни може да се постигне с помощта на алгоритми за разпределение на ключове.
Пост-квантова криптография- частта от криптографията, която оставауместни с появата на квантовите компютри и атаките. Тъй като квантовите компютри са значително по-бързи от класическите компютърни архитектури по отношение на изчислителната скорост на традиционните криптографски алгоритми, съвременните криптографски системи стават потенциално уязвими за атаки. Повечето традиционни криптосистеми разчитат на проблеми с целочислена факторизация или проблеми с дискретни логаритми, които биха били лесно разрешими на достатъчно големи квантови компютри, използващи алгоритъма на Шор.
- Казвате, че квантовите технологии ще започнат да се въвеждат в бизнеса в рамките на пет години?
- Компютрите ще се появят на хоризонта от пет години,които ще започнат да решават първите рентабилни проблеми. Това е задачата на факторизацията - една от най-трудните, тя няма да бъде решена на първия етап. За него например е необходима повече мощност, отколкото за моделиране на някои първи материали. Изискванията за оптимизационни проблеми, може би по-малко, отколкото за факторизация. Това означава, че сега има няколко десетки квантови алгоритми, които решават различни проблеми. Алгоритъмът на Шор, който прави факторизация, която ще хакне, е доста труден.