„In den letzten 25 Jahren gab es enorme Fortschritte in den Quantentechnologien."
— Die Medien schreiben viel
— Quantentechnologien ziehen große anAufmerksamkeit aus mehreren Gründen. Erstens hängen sie mit der Quantenphysik zusammen, einer sehr interessanten wissenschaftlichen Theorie, die die kleinsten Objekte beschreibt, mit denen wir interagieren können. Diese Wissenschaft hilft, die Zustände von Quantenobjekten zu beschreiben und zu verwalten. Die Schlussfolgerungen aus quantenmechanischen Betrachtungen widersprechen oft dem, was wir gewohnt sind – unserer „klassischen“ Erfahrung.
Zweitens erscheinen jetzt die ersten Geräte undGeräte, die auf dem Prinzip der Steuerung einzelner Quantensysteme basieren, und ihre Entwicklung ermöglicht die Lösung von Problemen, die moderne Supercomputer nicht bewältigen können. Sie können andere wichtige Aufgaben lösen. Beispielsweise Informationen so zu übertragen, dass die Sicherheit durch grundlegende physikalische Gesetze gewährleistet ist, sowie Umweltparameter, Temperatur, Parameter elektromagnetischer Felder usw. mit der maximal zulässigen Genauigkeit zu messen.
Die Lücke zwischen den Erwartungen an Quantentechnologien undEs gibt einen realen Status ihrer Entwicklung, aber es ist nicht kritisch. Die Fachwelt ist recht konservativ, sie spricht von schrittweisem Fortschritt und dem Übergang von einfach zu komplex. Wenn man sich anschaut, was in den letzten 25 Jahren passiert ist, ist das ein kolossaler Sprung nach vorne. Auf dem Gebiet der Quantencomputer haben wir uns von der Demonstration der grundlegenden Funktionsprinzipien verschiedener Arten von Quantencomputergeräten zur Lösung von Rechenproblemen entwickelt, die für klassische Computer unzugänglich sind.
Alexej Fjodorow
— Gibt es Anzeichen dafür, dass die Entwicklung in diesem Bereich Beachtung verdient? Jetzt konzentrieren sich alle auf die Anzahl der Qubits – ist das ein objektiver Indikator?
— Die Anzahl der Qubits als separater Parameter ist es nichthilft bei der Beurteilung des Status der Quantencomputing-Entwicklung. Wenn Sie an einer wissenschaftlichen Leistung interessiert sind und deren Status verstehen möchten, wenden Sie sich bitte an uns. Soweit dieses oder jenes Ergebnis Beachtung verdient, gibt es ein einfaches und sehr richtiges Rezept – zu überprüfen, ob die Ergebnisse von der wissenschaftlichen Gemeinschaft verifiziert wurden.
Zum Beispiel Google vor der Demonstration von QuantenExcellence bereitete sorgfältig einen wissenschaftlichen Artikel vor. Sie haben lange daran gearbeitet, ich glaube ungefähr ein Jahr, um die wissenschaftliche Gemeinschaft von der Richtigkeit der Schlussfolgerungen zu überzeugen. Der Artikel wurde zusammen mit einer kolossalen Menge an zusätzlichem Material in einer der angesehensten wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Daher wäre es trotz der Probleme der „Überhitzung“ und Überschätzung der Möglichkeiten bei der Bewertung von Technologien gut, sich den Stand der wissenschaftlichen Veröffentlichungen zu diesem Thema in führenden Fachzeitschriften anzusehen.
Apropos Anzahl der Qubits, die Communityversucht, eine verständliche Zahl auszuwählen, um den gesamten Fortschritt zu erklären. Daher sehen wir Veröffentlichungen über 2, 10, 15, 5.000 Qubits – aber was bedeutet das? Meine vorsichtige Vermutung ist, dass wir in naher Zukunft vermehrt nicht mehr von der Anzahl der Qubits hören werden, sondern von der Fähigkeit von Systemen, reale Probleme zu lösen.
Es gibt eine andere Richtung der Quantentechnologien –Quantenkommunikation oder genauer gesagt Quantenschlüsselverteilung. Weitere Kriterien sind hier die Geschwindigkeit der Schlüsselgenerierung, die Fähigkeit, Quantenlösungen in klassische Infrastruktur zu integrieren. Viele von ihnen bewerten Entwicklungen nüchterner als eine Kennzahl oder einen Parameter.
— Welche Technologien in diesem Bereich haben Sie persönlich interessiert?
- Ich habe damit angefangen, dass ich mich mit Quanten beschäftigt habeKommunikation und Post-Quanten-Kryptographie. Dies sind zwei Bereiche, die mit dem Schutz von Informationen im Zeitalter des Erscheinens von Quantencomputern zusammenhängen. Wenn ein Quantencomputer leistungsfähig genug ist – mit vielen guten Qubits – wird er in der Lage sein, einige der heutigen kryptografischen Algorithmen zu knacken. Wir haben eine neue Generation von Datenschutzgeräten, Algorithmen und Tools entwickelt, die mit einem Quantencomputer von Bedrohungen abgewehrt werden können. Diese Technologien haben bereits eine ausgereifte Phase erreicht und werden nicht vom RCC, sondern von einzelnen Unternehmen entwickelt.
Mein aktueller Schwerpunkt liegt auf Quantencomputing.Wir arbeiten auf dem Gebiet der Erstellung von Algorithmen und Software für zukünftige Quantencomputer. Die größte Herausforderung für die gesamte Quantenalgorithmus-Community besteht darin, zu verstehen, ob es möglich ist, mit der aktuellen oder zukünftigen Generation von Quantencomputern rechnerische Überlegenheit bei der Lösung praktischer Probleme zu erreichen.
Ist die Datensicherheit die einzige Bedrohung durch Quantencomputer? Oder gibt es noch andere Aspekte zu beachten?
— Die Hauptbedrohung geht in Richtung BereitstellungInformationssicherheit. Aber es gibt andere Schwierigkeiten – wir können die Lösung einiger Probleme nicht mit Hilfe von Quantencomputern überprüfen, deshalb können wir sie nicht verwenden. Aber das ist kein einzigartiges Problem – es existiert auch im klassischen Supercomputing. Wenn ein Supercomputer in einer einzigen Kopie ein Problem löst, wie kann man diese Lösung dann überprüfen? Im klassischen Computing wird seit Jahrzehnten darüber nachgedacht, wie das geht und wie diese Tools für Quantencomputing angepasst werden können.
- Im Bereich KI und maschinelles Lernen wird oft von externer Regulierung gesprochen, damit die Technologie nicht außer Kontrolle gerät. Gibt es solche Gespräche auch in den Quantentechnologien oder ist es noch zu früh, darüber zu sprechen?
– Erfahrungen mit maschinellem Lernen sind hilfreich fürQuantencomputer - plus oder minus reden wir über dasselbe. Aber wie benutzt man es? Ich denke, wir müssen komplexen Technologien vertrauen, auch wenn wir nicht vollständig verstehen, wie sie funktionieren. Mit diesen Lösungen wird man arbeiten können und wir können sicherstellen, dass sie uns nicht schaden.
— Befürchten Sie nicht, dass eine ungeschickte Regulierung den Fortschritt in diesem Bereich stoppen wird?
Ich bin ein technologischer Positivist. Ich glaube, dass jede Technologie, trotz aller Risiken, vor allem Vorteile hat, wenn sie vernünftig behandelt wird.
„Führende Zeitschriften bleiben neutral – so wie moderne Wissenschaft sein sollte“
— Ist der Umgang mit Quantentechnologien in Russland schwierig? Wer ist jetzt der Hauptkunde, was will er als Ergebnis bekommen?
— Es gibt einen Trend, dass der Staat die Hauptrolle spieltInvestor in die Entwicklung von Quantentechnologien. Wenn Sie sich die Finanzierung ansehen, kommt der Großteil davon durch staatliche Programme, die sogenannten Roadmaps für die Entwicklung von Quantentechnologien. Sie befinden sich in allen entwickelten technologischen Ländern - den USA, EU-Ländern, Kanada, Japan, Großbritannien, Australien, China.
Hinzu kommt eine große Fördersummevon privaten Unternehmen und Investoren. Privates Geld ermöglicht es Ihnen, sich viel schneller zu bewegen und erfordert eine einfachere Berichterstattung. Und in einigen Bereichen sehen wir die beste Leistung bei Start-ups, irgendwo bei Unternehmen, die traditionell mit Computern in Verbindung gebracht werden. Den Ton geben Google, IBM, Intel und ihre Partneruniversitäten an.
In Russland geht der Trend zur Finanzierung ausWir haben auch Staaten, wir haben eine Roadmap für die Entwicklung von Quantencomputern angenommen, innerhalb derer daran gearbeitet wird, mehrere Quantenprozessoren und Cloud-Software zu bauen. Das sind beträchtliche Mittel, aber alles ist relativ. Eines Tages, nach einem Vortrag, in dem ich über Finanzierung sprach, kam ein Wissenschaftler, der in der Biotechnologie arbeitet, auf mich zu und fragte sich, warum so wenig Geld auf der Welt für Quantentechnologien ausgegeben wird.
— Wie entwickeln sich Quantentechnologien in Russland? Gibt es Startups, die das machen?
- Dynamisch.Historisch gesehen wurde viel für Quantentechnologien in der UdSSR und Russland erfunden. Wenn Sie sich die Nobelpreise ansehen, die für Quantentechnologien der ersten Welle verliehen wurden, werden sie mit Arbeiten auf dem Gebiet der Tieftemperaturphysik in Verbindung gebracht, die zur Grundlage des modernen Quantencomputings wurde. Unsere Schule und unser Interesse sind erhalten geblieben, alles ist förderlich, um in dieser Richtung zu arbeiten. Sogar die Idee eines Quantencomputers von Richard Fein in den USA und Yuri Mann, einem sowjetischen Mathematiker, entstand parallel.
Nun soll ein Quantum entwickelt werdenEisen, Prozessoren auf verschiedenen physikalischen Prinzipien. Die Praxis zeigt, dass es möglich ist, sich in diese Richtung zu bewegen. Dies ist ein sehr wettbewerbsintensiver Bereich, jeden Tag gibt es neue Ideen, auf die reagiert werden muss. Ich bin optimistisch – man muss etwas Neues bieten und sich in seine eigene Richtung bewegen und seine Entwicklungen nicht komplett auf die Ideen anderer Leute stützen, um irgendwann jemanden einzuholen und in Zukunft zu überholen.
Es gibt Quanten-Startups.Ich habe bereits über QRate und QApp gesprochen, die sich mit Quanten- bzw. Post-Quanten-Kryptographie befassen. Wir arbeiten derzeit daran, ein Startup im Bereich Quantencomputing zu gründen.
— Hängt die fehlende Finanzierung mit dem langen Planungshorizont im Quantencomputing zusammen?
— Ja, private Investoren brauchen klare Ergebnisse undangemessene Zeithorizonte. Öffentliche Investitionen ermöglichen es uns, etwas strategischer vorzugehen. Aber mit der Weiterentwicklung und Anpassung der Technologie werden diese Investitionen zunehmen und andere Formen annehmen.
— Wie hat sich die Isolation von der internationalen Gemeinschaft der Wissenschaftler auf Ihre Arbeit ausgewirkt?
— Es gab eine sehr turbulente Zeit, die setzteKollegen in einer ziemlich schwierigen Lage. Aber wir waren und bleiben offen für Interaktionen. Schwierigkeiten und Hindernisse tauchten von der anderen Seite auf - oft wurden sie durch Verwaltungsvorschriften auferlegt. Aber in letzter Zeit sehe ich einen positiven Trend. Wir haben die gemeinsamen Artikel und Arbeiten fortgesetzt, die wir mit Kollegen geplant hatten. Ich hoffe, das geht weiter.
Es ist schwer vorherzusagen, aber wir haben eine ziemlich lange ZeitHorizont der gemeinsamen Arbeitsplanung. Es ist zwar möglich, sich nach Plan zu bewegen, aber es gibt Exzesse - manchmal schreiben Forscher seltsame Kommentare über die Notwendigkeit, die Beteiligung an bestimmten politischen Ideen zu bestätigen oder zu leugnen. Aber im Allgemeinen bleiben die führenden Zeitschriften neutral – so wie moderne Wissenschaft sein sollte. Beispielsweise haben russische Wissenschaftler in letzter Zeit weiterhin in Veröffentlichungen der American Physical Society veröffentlicht. Alles bleibt erhalten, alles funktioniert.
„Manche sagen, dass niemand Quantentechnologien braucht. Andere – dass sie jedes Problem lösen können“
- Gibt es Missverständnisse oder Ungenauigkeiten, die Ihnen am häufigsten auffallen?
- Der wichtigste ist die Polarität der Meinungen über QuantenTechnologien. Einige sagen, dass niemand Quantencomputing braucht, dass es niemals funktionieren wird und dass Quantencomputer nicht gebaut werden können. Solche wissenschaftlichen Artikel werden bis heute veröffentlicht. Und es gibt hyperoptimistische Kollegen, die versuchen, einen Quantencomputer für alles zu nutzen und alle Probleme zu lösen.
Beide extremen Standpunkte machen mich ausVerwirrung, aber es gibt auch eine vernünftige Position. Wir haben immer noch Grund zu der Annahme, dass ein Quantencomputer bei bestimmten Problemen eine Beschleunigung bewirken wird. Ich bin für einen ausgewogenen Ansatz, der sich auf das Testen von Hypothesen konzentriert, und wenn einige davon nicht bestätigt werden, ist daran nichts auszusetzen, es handelt sich lediglich um Hypothesen.
Es ist auch lustig, dass Physiker offenbar im Herzen dabei sindRomantik. Daher wählen sie manchmal nicht die erfolgreichsten Namen für wissenschaftliche Arbeiten oder Phänomene. Es gibt zum Beispiel die Quantenteleportation. Oft stellt sich die Frage: Ist es möglich, eine Person mit Quantenteleportationsmethoden zu teleportieren? Aber wir müssen verstehen, dass Quantenteleportation nicht die physische Bewegung von Masse von einem Punkt zu einem anderen ist, sondern die Übertragung von Quantenzuständen.
Viele Begriffe, die in der Wissenschaft vorkommenGemeinschaft, müssen Sie richtig erklären. Beispielsweise ist die Quanten-Pseudo-Telepathie ein vollständig wissenschaftliches Phänomen. Oder sagen wir auch Quantenhomöopathie. Betrachtet man all dies mit unvorbereiteten Augen, kann Verwirrung aufkommen. Aber in diesem Fall sind die Begriffe sehr entfernt mit der kanonischen Definition von Telepathie und Homöopathie verwandt.
— Können normale Menschen Quantencomputer berühren?
— Ja, schreiben Sie einen grundlegenden Quantenalgorithmus undzu sehen, dass es möglich ist, die Lösung des Problems auf diese Weise zu beschleunigen. Das Schöne an solchen Algorithmen ist, dass sie ziemlich einfach und schön sind. Sie können verwendet werden, um zu verstehen, wie Quantencomputing funktioniert, um die Rolle der Verschränkung und Überlagerung bei der Lösung von Problemen zu sehen.
Oder Sie machen einen Ausflug zum RussenQuantenzentrum, um zu sehen, in welchem Stadium sich diese Technologien befinden, wie sie von einem ganzen Team von Wissenschaftlern entwickelt werden, bevor sie zu Geräten werden, die tatsächlich in der Praxis eingesetzt werden.
— Warum sind Sie Techno-Optimist? Welche Argumente haben Sie dafür, dass Technologie uns nicht schadet?
- Das liegt vor allem daran, dass man nicht alles hateine klare Seite. Die Geschichte zeigt, dass dieselbe wissenschaftliche Errungenschaft oder Technologie auf unterschiedliche Weise genutzt werden kann. Zum Beispiel hat uns die Nukleartechnologie sowohl Energie als auch eine neue Art von Waffen gegeben.
Aber ich bin ein Optimist wegen der positiven AspekteTechnologie wird weiterhin genutzt, um den Gesamtfortschritt zu erreichen. Das funktioniert auch beim Quantencomputing – Geräte und Technologien, die Daten schützen können, werden viel früher auf den Markt kommen als ein Quantencomputer, der alles hacken kann. Solche Schritte werden dazu beitragen, die negativen Aspekte zu neutralisieren und den Nutzen zu maximieren – dies wird sowohl mit maschinellem Lernen als auch mit Biotechnologien funktionieren. Daher bin ich davon überzeugt, dass wir Quantencomputer genau zur Lösung der schwierigsten Probleme einsetzen werden, mit denen die Menschheit heute konfrontiert ist.
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