„Za posledních 25 let došlo v kvantových technologiích k obrovskému pokroku."
— Média hodně píší
— Kvantové technologie skvěle přitahujípozornost z několika důvodů. Za prvé, souvisí s kvantovou fyzikou, velmi zajímavou vědeckou teorií, která popisuje nejmenší objekty, se kterými můžeme interagovat. Tato věda pomáhá popisovat stavy kvantových objektů a také je řídit. Závěry vyvozené z kvantově mechanických úvah jsou často v rozporu s tím, na co jsme zvyklí – s naší „klasickou“ zkušeností.
Za druhé, nyní se objevují první zařízení azařízení postavená na principech řízení jednotlivých kvantových systémů a jejich vývoj umožňuje řešit problémy, se kterými si moderní superpočítače neporadí. Můžete řešit další důležité úkoly. Například přenášet informace tak, aby byla bezpečnost zaručena základními fyzikálními zákony, a také měřit parametry prostředí, teplotu, parametry elektromagnetických polí a tak dále s maximální přípustnou přesností.
Rozdíl mezi očekáváními od kvantových technologií aexistuje skutečný stav jejich vývoje, ale není kritický. Odborná obec je značně konzervativní, hovoří o postupném pokroku a přechodu od jednoduchého ke složitému. Když se podíváte na to, co se stalo za posledních 25 let, je to kolosální skok vpřed. V oblasti kvantového počítání jsme se dostali od demonstrací základních principů fungování různých typů kvantových výpočetních zařízení k řešení výpočetních problémů, které jsou pro klasické počítače nedostupné.
Alexej Fedorov
— Máte nějaké známky toho, že si vývoj v této oblasti zaslouží pozornost? Nyní se všichni soustředí na počet qubitů – je to objektivní ukazatel?
— Počet qubitů jako samostatný parametr nenípomáhá posoudit stav vývoje kvantových počítačů. Pokud vás zajímá jakýkoli vědecký úspěch a chcete porozumět jeho stavu, Pokud ten či onen výsledek stojí za pozornost, existuje jeden jednoduchý a velmi správný recept – ověřit si, že výsledky byly ověřeny vědeckou komunitou.
Například Google před ukázkou kvantaExcelence pečlivě připravila vědecký článek. Pracovali na tom dlouho, myslím, že asi rok, aby přesvědčili vědeckou komunitu o správnosti závěrů. Článek byl publikován spolu s obrovským množstvím dalších materiálů v jednom z nejrespektovanějších vědeckých časopisů. I přes problémy „přehřívání“ a přeceňování příležitostí by proto při hodnocení technologií bylo dobré podívat se na stav vědeckých publikací na toto téma v předních časopisech.
Když už mluvíme o počtu qubitů, o komunitěse snaží vybrat jedno srozumitelné číslo, které by vysvětlilo celý postup přes něj. Proto vidíme publikace o 2, 10, 15, 5 000 qubitech – ale co to znamená? Můj opatrný předpoklad je, že v blízké budoucnosti stále častěji uslyšíme nikoli o počtu qubitů, ale o schopnosti systémů řešit skutečné problémy.
Existuje další směr kvantových technologií -kvantová komunikace nebo přesněji kvantová distribuce klíčů. Zde jsou dalšími kritérii rychlost generování klíčů, schopnost integrovat kvantová řešení do klasické infrastruktury. Mnoho z nich hodnotí vývoj střízlivěji než jedna metrika nebo parametr.
— Jaké technologie v této oblasti vás osobně zaujaly?
- Začal jsem tím, že jsem se zabýval kvantemkomunikace a postkvantová kryptografie. To jsou dvě oblasti související s ochranou informací v éře vzhledu kvantového počítače. Pokud je kvantový počítač dostatečně výkonný – se spoustou dobrých qubitů – bude schopen prolomit některé dnešní kryptografické algoritmy. Vyvíjíme novou generaci zařízení, algoritmů a nástrojů na ochranu dat, kterým lze čelit hrozbami pomocí kvantového počítače. Tyto technologie již dosáhly zralé fáze a nevyvíjí je RCC, ale jednotlivé společnosti.
Moje současné zaměření je na kvantové výpočty.Pracujeme v oblasti tvorby algoritmů a softwaru pro budoucí kvantové počítače. Hlavní výzvou pro celou komunitu kvantových algoritmů je pochopit, zda je možné dosáhnout výpočetní převahy při řešení praktických problémů se současnou nebo budoucí generací kvantových počítačů.
Je zabezpečení dat jedinou hrozbou, kterou kvantové počítače představují? Nebo jsou zde další aspekty, které je třeba znepokojovat?
— Hlavní hrozba je ve směru poskytováníinformační bezpečnost. Jsou tu ale další úskalí - řešení některých problémů pomocí kvantových počítačů nemůžeme ověřit, proto je nemůžeme použít. Ale to není ojedinělý problém - existuje i v klasickém superpočítači. Koneckonců, pokud superpočítač v jediné kopii řeší nějaký problém, jak pak toto řešení ověřit? V klasickém počítání lidé po desetiletí přemýšleli o tom, jak to udělat a jak lze tyto nástroje přizpůsobit pro kvantové výpočty.
- V oblasti AI a strojového učení se často mluví o externí regulaci, aby se technologie nevymkla kontrole. Probíhají takové rozhovory i v kvantových technologiích, nebo je ještě příliš brzy o tom mluvit?
– Zkušenosti se strojovým učením budou užitečné prokvantové počítače - plus mínus mluvíme o tom samém. Ale jak to využít? Myslím, že musíme důvěřovat složitým technologiím, i když úplně nerozumíme tomu, jak fungují. S těmito řešeními bude možné pracovat a můžeme se ujistit, že nám neublíží.
— Neobáváte se, že neobratná regulace zastaví pokrok v této oblasti?
Jsem technologický pozitivista. Domnívám se, že jakákoli technologie má i přes rizika hlavně výhody, pokud se s ní zachází rozumně.
"Přední časopisy zůstávají neutrální - taková, jak by měla být moderní věda"
— Je těžké vypořádat se s kvantovými technologiemi v Rusku? Kdo je nyní hlavním zákazníkem, co chce ve výsledku získat?
— Existuje trend, že stát je hlavníinvestor do rozvoje kvantových technologií. Pokud se podíváte na financování, většina z nich pochází prostřednictvím vládních programů, takzvaných plánů rozvoje kvantových technologií. Jsou ve všech vyspělých technologických zemích - USA, země EU, Kanada, Japonsko, Velká Británie, Austrálie, Čína.
Navíc je tam velké množství financíod soukromých společností a investorů. Soukromé peníze vám umožňují pohybovat se mnohem rychleji a vyžadují snadnější vykazování. A v některých oblastech vidíme nejlepší výkony ve startupech, někde v korporacích tradičně spojených s výpočetní technikou. Tón udávají Google, IBM, Intel a jejich partnerské univerzity.
V Rusku je trend směrem k financování zMáme také státy, přijali jsme plán rozvoje kvantového počítání, v jehož rámci se pracuje na vybudování několika kvantových procesorů a cloudového softwaru. Jsou to značné finanční prostředky, ale vše je relativní. Jednoho dne, po přednášce, kde jsem mluvil o financování, mě oslovil vědec, který pracuje v biotechnologii a divil se, proč se na světě utrácí tak málo peněz za kvantové technologie.
— Jak se vyvíjejí kvantové technologie v Rusku? Dělají to startupy?
- Dynamický.Historicky bylo mnoho pro kvantové technologie vynalezeno v SSSR a Rusku. Když se podíváte na Nobelovy ceny, které byly uděleny za kvantové technologie první vlny, jsou spojeny s prací v oblasti fyziky nízkých teplot, která se stala základem moderního kvantového počítání. Naše škola a zájem zůstaly zachovány, vše napomáhá práci v tomto směru. Dokonce i myšlenka kvantového počítače Richarda Feina v USA a Yuriho Manna, sovětského matematika, vznikla paralelně.
Nyní je v plánu vyvinout kvantumželezo, zpracovatelé na různých fyzikálních principech. Praxe ukazuje, že je možné se tímto směrem ubírat. Jedná se o velmi konkurenční oblast, každý den se objevují nové nápady, na které je třeba reagovat. Jsem optimista - je potřeba nabídnout něco nového a jít svým směrem a nezakládat svůj vývoj úplně na nápadech jiných lidí, abyste někoho někdy dohnali a v budoucnu předběhli.
Existují kvantové startupy.Už jsem mluvil o QRate a QApp, které se zabývají kvantovou, respektive postkvantovou kryptografií. V současné době pracujeme na spuštění startupu v oblasti kvantových počítačů.
— Souvisí nedostatek finančních prostředků s dlouhým horizontem plánování v oblasti kvantových počítačů?
— Ano, soukromí investoři potřebují jasné výsledky aadekvátní časové horizonty. Veřejné investice nám umožňují pohybovat se trochu strategičtěji. Ale jak se technologie vyvíjí a přizpůsobuje, budou tyto investice narůstat a získávat jiné formy.
— Jak ovlivnila vaši práci izolace od mezinárodní komunity vědců?
— Nastalo velmi neklidné období, které kladlokolegové v poměrně obtížné pozici. Ale byli jsme a zůstáváme otevření interakci. Potíže a překážky se objevily z druhé strany - často byly uloženy administrativními pravidly. Ale v poslední době vidím pozitivní trend. Pokračovali jsme ve společných článcích a dílech, které jsme s kolegy plánovali. Doufám, že to bude pokračovat.
Je těžké to předvídat, ale máme dost dlouhohorizontu plánování společné práce. Je sice možné se pohybovat podle plánu, ale dochází k excesům - někdy výzkumníci píší podivné komentáře o nutnosti potvrdit nebo vyvrátit zapojení do určitých politických myšlenek. Ale obecně platí, že přední časopisy zůstávají neutrální – tak, jak by moderní věda měla být. Například v poslední době ruští vědci nadále publikují v publikacích Americké fyzikální společnosti. Vše zachovalé, vše funkční.
"Někteří říkají, že nikdo nepotřebuje kvantové technologie." Ostatní - že dokážou vyřešit jakýkoli problém“
- Existují nějaké mylné představy nebo nepřesnosti, které vám nejčastěji padnou do oka?
- Hlavní je polarita názorů na kvantatechnologií. Někteří říkají, že kvantové počítače nikdo nepotřebuje, že to nikdy nebude fungovat a že kvantové počítače nelze postavit. Takové vědecké články vycházejí dodnes. A jsou tu hyperoptimističtí kolegové, kteří se snaží na všechno využít kvantový počítač a řešit případné problémy.
Oba extrémní úhly pohledu mě dělajízmatek, ale je tu i rozumný postoj. Stále máme důvod věřit, že kvantový počítač poskytne zrychlení v nějaké třídě problémů. Jsem pro vyvážený přístup, zaměřený na testování hypotéz, a pokud se některé nepotvrdí, není na tom nic špatného, jsou to jen hypotézy.
Je také legrační, že fyzikům zjevně leží na srdciromantika. Pro vědecká díla nebo fenomény proto někdy vybírají ne nejúspěšnější jména. Existuje například kvantová teleportace. Často vyvstává otázka: je možné teleportovat člověka pomocí metod kvantové teleportace? Musíme ale pochopit, že kvantová teleportace není fyzický pohyb hmoty z jednoho bodu do druhého, ale přenos kvantových stavů.
Mnoho termínů, které se objevují ve vědeckýchkomunitě, musíte řádně vysvětlit. Například kvantová pseudotelepatie je zcela vědecký fenomén. Nebo řekněme také kvantová homeopatie. Pokud se na to vše podíváte nepřipraveným okem, může nastat zmatek. Ale v tomto případě tyto pojmy velmi vzdáleně souvisí s kanonickou definicí telepatie a homeopatie.
— Mohou se obyčejní lidé dotýkat kvantových počítačů?
— Ano, napište základní kvantový algoritmus avidět, že je možné takto urychlit řešení problému. Krása takových algoritmů spočívá v tom, že jsou docela jednoduché a krásné. Mohou být použity k pochopení toho, jak funguje kvantové počítání, k pochopení role zapletení a superpozice při řešení problémů.
Nebo můžete přijet na exkurzi do ruštinykvantového centra, abychom viděli, v jaké fázi se tyto technologie nacházejí, jak je vyvíjí celý tým vědců, než se z nich stanou zařízení, která se skutečně používají v praxi.
— Proč jsi technooptimista? Jaké máte argumenty, že nám technologie neublíží?
- To je z velké části způsobeno tím, že všechno nemájedna jasná stránka. Historie ukazuje, že stejný vědecký úspěch nebo technologie mohou být použity různými způsoby. Například jaderná technologie nám dala energii i nový typ zbraní.
Ale jsem optimista, protože pozitivní aspektytechnologie bude stále používána k dosažení celkového pokroku. Funguje to i s kvantovým počítáním – zařízení a technologie, které dokážou ochránit data, se objeví mnohem dříve než kvantový počítač, který dokáže cokoliv nabourat. Takové kroky pomohou neutralizovat negativní aspekty a maximalizovat výhody – to bude fungovat jak u strojového učení, tak u biotechnologií. Proto jsem přesvědčen, že kvantové počítače využijeme právě k řešení těch nejtěžších problémů, kterým dnes lidstvo čelí.
Přečtěte si více:
Archeologové oficiálně potvrdili legendy z Bible
Ukázalo se, co se stane s buňkami těla, když srdce zemře
Signál Starlink byl hackerem použit jako alternativa k GPS