Ruslan Yunusov, RCC - na post-kvantových algoritmech, načasování vzniku kvantových počítačů a ruského vývoje

Ruslan Yunusov - generální ředitel ruského kvantového centra. Absolvoval s vyznamenáním fyzické

Fakulta Moskevské státní univerzity. On pokračoval ve své vědecké kariéře v postgraduální škole na Ústavu biologické chemie pojmenované po N. M. Emanuel Ruské akademie věd, kde obhájil svou práci. Pracoval jako lídr v oblasti palivového a energetického komplexu, stejně jako v investičních a inovačních společnostech.

RCC - výzkumná organizace, která provádíZákladní a aplikovaný výzkum v oblasti kvantové fyziky se zabývá tvorbou a komercializací nových technologií a zařízení založených na využití kvantových efektů. Specialisté vyvíjejí supersenzitivní senzory, optické mikrorezonátory, prvky kvantových počítačů (qubits), stejně jako kvantové kryptografické systémy a další. V roce 2016 bylo Centrum první v Rusku, které v květnu 2017 zahájilo naprosto bezpečné spojení v komerčních linkách - první multimodální kvantovou síť v zemi a první kvantový blok na světě.

Kvantový procesor, ruský vývoj a stack

- Co zahrnuje plán pro rozvoj kvantových technologií?

- Plán obsahuje tři hlavní bodysubtechnologie: kvantové výpočty, tj. kvantový počítač, kvantová komunikace a kvantové senzory. Pokud hovoříme z hlediska zralosti, kvantová komunikace je dnes v naší zemi nejkonkurenceschopnější než řešení na světě. Za poslední tři roky se nám podařilo výrazně snížit propast mezi vůdci a nyní je dohonujeme. Úkolem 2024 je vytvořit řešení na světové úrovni a vstoupit na globální trhy, prodat tam zařízení. Náš cíl, o kterém hovoříme, je 8% světového trhu.

- RCC rozvíjí všechny tři oblasti, které jste zmínil?

- Částečně. Na kvantové komunikaci máme vlastní tým, ale v Rusku existují další dvě výzkumné skupiny. V kvantové práci vyvíjíme některé části tohoto velkého pole, ale ne všechny. Pokud hovoříme o kvantovém počítání, mnoho lidí zcela nerozumí formulaci problému. Chcete-li vyřešit problém na kvantovém počítači, nestačí mít pouze kvantový procesor. Musíte být schopni jej spravovat a pak musíte mít podmíněný operační systém, algoritmy - k vyřešení celého zásobníku.

- Jaké jsou teď úkoly, když mluvíme o počítači - abychom prodloužili životnost qubitu? Pokud vezmeme v úvahu příklad počítače IBM.

- Podívej, co říkáš teď jeprvní otázka, hardware. Jak postavit samotný procesor tak, aby fungoval normálně. A existuje několik různých technologických základů, na kterých je možné stavět - supravodivost nebo studené atomy a chladné ionty. Není jasné, který z nich vyhraje za pět let.

- Všechno to přijde k jednomu řešení, ne všechny technologie budou na trhu současně?

- S největší pravděpodobností, dříve nebo později, něco přijdejeden Proč Například klasické procesory - všechny postavené na stejné technologii. Ačkoli teoreticky by to mohlo být jiné. A existuje pro to několik důvodů - investice, efektivita a tak dále. Právě teď není jasné, která technologie vyhraje. Tam jsou technologické problémy s supravodivými qubits, například, celý život, ale toto není jediná otázka. Velmi důležitá je i přesnost psaní a čtení. A pak - jak vybudovat dostatečně velký škálovatelný systém. To je hlavní otázka. Je třeba řešit mnoho parametrů. Představte si, že jste vytvořili dobrý procesor. Váš počítač nebude fungovat na jediném procesoru. Potřebujeme také algoritmy pro opravu chyb, korekční kódy, algoritmy pro řešení problémů, samotný operační systém, programovací jazyk, rozhraní pro průmysl, abyste si mohli úkol stáhnout a získat řešení.

- Může být postaven současně s procesorem?

- Samozřejmě, je to hotovo. Například, lidé píší programovací jazyky pro abstraktní kvantový počítač. Nebo kvantové algoritmy pro factoringová čísla, něco jiného - jsou obecně vytvořeny pro abstraktní kvantový počítač, tzv. Univerzální. Když lidé píší software, programy na vysoké úrovni, nemyslí si, na kterém procesoru to bude hotové, píšou na logické úrovni. Podobně jsou algoritmy vyvíjeny na logické úrovni.

Kvantové počítače přijdou i v zemědělství

- Můžete nám říct něco o kvantových senzorech?

- Jeden příklad kvantového senzoru -supravodivý kvantový počítač Jako qubit používá takový řetězec v supravodivém stavu. A problémem doby života je, že jakékoli vnější rušení tento stav zničí. Pokud je stejná konstrukce použita jako detektor vnějších polí, která ji zničí, lze magnetická pole měřit velmi přesně. Nejpřesnější měření magnetických polí se provádí pouze pomocí stejné technologie qubit, pouze v jiné formě. Lze použít oddělené atomy - například atomy dusíku umístěné v diamantovém krystalu. Jsou tak izolované, že mohou měřit stejná magnetická pole nebo teplotu nebo gravitaci. V laboratořích se to již děje, ale je nutné přejít na průmyslové výrobky. Tyto senzory budou velmi malé, energeticky účinné a citlivé.

- Na konci briefingu jste řekl, že kvantumtechnologie bude probíhat ve všech odvětvích. A proč jsou ve všech odvětvích? Nakreslili jste analogii s běžnými počítači, ale v mnoha odvětvích běžné počítače řeší všechny problémy.

- Ano, ale když se objevily běžné počítače, nebyly ve všech odvětvích potřebné. Před 50 lety ne všichni potřebovali počítače a lidé říkali: ano, nepotřebuji to. A dnes není takový průmysl ...

- Myslíte, že totéž se stane s kvantovým?

- Až budeš mít moc, hlavupřicházejí nové výzvy. Také zde, například, umělá inteligence - kde je to nutné, všude nebo ne? Ano, téměř všude. Stejně jako se stává přístupnějším, jednoduchším, integrovatelnějším a řeší širší okruh problémů, bude použit všude. Kvantový počítač je jako základní technologie, která poskytuje řešení různých problémů. Jak se tato technologie vyvíjí, přijde do zemědělství, průmyslového sektoru a bankovního sektoru.

- Řekl jste o roce 2024. Pokud však hovoříme o cenové dostupnosti technologií pro podniky, a to i velkých, pak o jakých termínech můžeme hovořit, když tyto technologie mohou společnosti poskytnout?

- Existuje jeden problém - není jasné, kolik je potřebařešit technologické problémy škálování kvantového počítače. Možná tři roky, možná více. Někdy někdy dosáhnete fáze realizace a uvidíte technický problém, jehož řešení bude trvat několik let. Stává se, že se pohybujete normálně. Zatímco hnutí vypadá, že jde, ale není to zřejmé. Proto se v horizontu pěti let očekává, že budou nabídnuta nákladově efektivní řešení.

O přístupu - ne každý bude muset koupitkvantový počítač, aby vyzkoušel kvantové výpočetní schopnosti. Pro testování technologie již IBM poskytuje cloudový přístup ke svému počítači. A zde navrhujeme, v rámci plánu, přejít k vytvoření cloudové platformy. Aby si každý mohl vyzkoušet průlomovou technologii bez zakoupení počítače

- Takže to bude počítač postavený například v RCC, k němuž mají přístup i jiné organizace?

- Ne nutně v RCC, může to být kdekolipostavený Hlavní myšlenkou je, že tato platforma bude mít přístup k různým počítačům. Protože nyní existují univerzální kvantové počítače, simulátory, existují kvantově inspirované klasické algoritmy, existují pouze klasické počítače. V závislosti na povaze a složitosti úkolu je odeslán na chyby do odpovídajícího systému. Stejně jako nyní máme procesor, co-procesor uvnitř, a tam je také grafický procesor. A co je úkolem, systém určuje, kam ho má poslat. Tak to je tady: v závislosti na úkolu, platforma by měla pochopit, kde je lepší pokusit se to vyřešit. A pracovat s jedním počítačem, ale s několika, a také se simulátory.

"Když se objeví kvantový počítač, může prasknout všechny šifrovací systémy." Jsme připraveni na tuto chvíli?

- Kvantová komunikace proti tomu chrání. V Rusku byla vyvinuta vhodná řešení, zejména naší dceřinou společností Qrate, takzvanými distribučními systémy kvantových klíčů. Pokud zítra tento problém vyvstane, nebude vyřešen za jeden den, protože infrastruktura trvá čas. Navíc stále existují nové typy algoritmů - tzv. Post-kvantové algoritmy - dosud nebyly implementovány. Usilujeme o to, abychom plně vyzbrojili kvantové počítače.

Kvantová komunikace - ochrana přenášených komunikačních sítídat pomocí základních zákonů kvantové mechaniky. Jedná se o praktickou realizaci tzv. Kvantové kryptografie. Jsou důležitým prvkem kvantových výpočetních a kryptografických systémů. Umožňují přenos informací mezi fyzicky oddělenými kvantovými systémy. V distribuovaných počítačích mohou síťové uzly v síti zpracovávat informace prováděním funkce kvantových bran. Bezpečný přenos dat lze implementovat pomocí algoritmů distribuce klíčů.

Post kvantová kryptografie - část kryptografie, která zůstává relevantnís příchodem kvantových počítačů a útoků. Protože kvantové počítače jsou daleko lepší než klasické počítačové architektury ve výpočetních tradičních kryptografických algoritmech, moderní kryptografické systémy jsou potenciálně zranitelné vůči útoku. Většina tradičních kryptosystémů se spoléhá na problém faktorizace celých čísel nebo diskrétních logaritmických problémů, které budou snadno řešitelné na dostatečně velkých kvantových počítačích pomocí algoritmu Shor.

- Říkáte, že kvantové technologie začnou být zavedeny do podniku do pěti let?

- Počítače se objeví na horizontu pěti let,kteří začnou řešit první nákladově efektivní problémy. To je úkolem faktorizace - jednoho z nejobtížnějších, nebude vyřešen v první fázi. Pro to je například zapotřebí více energie než pro modelování některých prvních materiálů. Požadavky na optimalizační problémy, možná méně než na faktorizaci. To znamená, že nyní existuje několik desítek kvantových algoritmů, které řeší různé problémy. Shorův algoritmus, který dělá faktorizaci, která bude zaseknout, je poměrně náročný.