«Τα τελευταία 25 χρόνια, έχει σημειωθεί τεράστια πρόοδος στις κβαντικές τεχνολογίες."
— Τα ΜΜΕ γράφουν πολλά
— Οι κβαντικές τεχνολογίες προσελκύουν πολύπροσοχή για διάφορους λόγους. Πρώτον, σχετίζονται με την κβαντική φυσική, μια πολύ ενδιαφέρουσα επιστημονική θεωρία που περιγράφει τα μικρότερα αντικείμενα με τα οποία μπορούμε να αλληλεπιδράσουμε. Αυτή η επιστήμη βοηθά στην περιγραφή των καταστάσεων των κβαντικών αντικειμένων, καθώς και στη διαχείρισή τους. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από θεωρήσεις κβαντομηχανικής συχνά έρχονται σε αντίθεση με αυτό που έχουμε συνηθίσει - την «κλασική» μας εμπειρία.
Δεύτερον, οι πρώτες συσκευές εμφανίζονται τώρα καισυσκευές που βασίζονται στις αρχές του ελέγχου μεμονωμένων κβαντικών συστημάτων και η ανάπτυξή τους καθιστά δυνατή την επίλυση προβλημάτων που δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν οι σύγχρονοι υπερυπολογιστές. Μπορείτε να λύσετε άλλες σημαντικές εργασίες. Για παράδειγμα, η μετάδοση πληροφοριών με τέτοιο τρόπο ώστε η ασφάλεια να είναι εγγυημένη από θεμελιώδεις φυσικούς νόμους, καθώς και η μέτρηση περιβαλλοντικών παραμέτρων, θερμοκρασίας, παραμέτρων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων κ.λπ. με τη μέγιστη επιτρεπόμενη ακρίβεια.
Το χάσμα μεταξύ των προσδοκιών από τις κβαντικές τεχνολογίες καιυπάρχει μια πραγματική κατάσταση της ανάπτυξής τους, αλλά δεν είναι κρίσιμη. Η κοινότητα των ειδικών είναι αρκετά συντηρητική, μιλά για σταδιακή πρόοδο και τη μετάβαση από το απλό στο σύνθετο. Αν κοιτάξετε τι συνέβη τα τελευταία 25 χρόνια, είναι ένα κολοσσιαίο άλμα προς τα εμπρός. Στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών, περάσαμε από την επίδειξη των βασικών αρχών λειτουργίας διαφόρων τύπων συσκευών κβαντικών υπολογιστών στην επίλυση υπολογιστικών προβλημάτων που δεν είναι προσβάσιμα στους κλασικούς υπολογιστές.
Αλεξέι Φεντόροφ
— Έχετε κάποιους δείκτες ότι η εξέλιξη σε αυτόν τον τομέα αξίζει προσοχής; Τώρα όλοι εστιάζουν στον αριθμό των qubits - είναι αυτός ένας αντικειμενικός δείκτης;
— Ο αριθμός των qubits ως ξεχωριστή παράμετρος δεν είναιβοηθά στην αξιολόγηση της κατάστασης της ανάπτυξης κβαντικών υπολογιστών. Εάν ενδιαφέρεστε για οποιοδήποτε επιστημονικό επίτευγμα και θέλετε να κατανοήσετε την κατάστασή του, Στο βαθμό που αυτό ή εκείνο το αποτέλεσμα αξίζει προσοχής, υπάρχει μια απλή και πολύ σωστή συνταγή - να ελέγξετε ότι τα αποτελέσματα έχουν επαληθευτεί από την επιστημονική κοινότητα.
Για παράδειγμα, το Google πριν από την επίδειξη του κβαντικούΗ Αριστεία ετοίμασε προσεκτικά ένα επιστημονικό άρθρο. Το δούλεψαν για πολύ καιρό, νομίζω περίπου ένα χρόνο, για να πείσουν την επιστημονική κοινότητα για την ορθότητα των συμπερασμάτων. Το άρθρο δημοσιεύτηκε μαζί με κολοσσιαία ποσότητα πρόσθετου υλικού σε ένα από τα πιο αξιόλογα επιστημονικά περιοδικά. Επομένως, παρά τα προβλήματα «υπερθέρμανσης» και υπερεκτίμησης των ευκαιριών, κατά την αξιολόγηση των τεχνολογιών, καλό θα ήταν να δούμε την κατάσταση των επιστημονικών δημοσιεύσεων για αυτό το θέμα σε κορυφαία περιοδικά.
Μιλώντας για τον αριθμό των qubits, η κοινότηταπροσπαθεί να επιλέξει έναν κατανοητό αριθμό για να εξηγήσει όλη την πρόοδο που σημειώθηκε μέσω αυτού. Επομένως, βλέπουμε δημοσιεύσεις για 2, 10, 15, 5.000 qubits - αλλά τι σημαίνει αυτό; Η προσεκτική μου υπόθεση είναι ότι στο εγγύς μέλλον θα ακούμε όλο και περισσότερο όχι για τον αριθμό των qubits, αλλά για την ικανότητα των συστημάτων να επιλύουν πραγματικά προβλήματα.
Υπάρχει μια άλλη κατεύθυνση των κβαντικών τεχνολογιών -κβαντικές επικοινωνίες ή, ακριβέστερα, διανομή κβαντικού κλειδιού. Εδώ άλλα κριτήρια είναι η ταχύτητα παραγωγής κλειδιών, η δυνατότητα ενσωμάτωσης κβαντικών λύσεων στην κλασική υποδομή. Πολλοί από αυτούς αξιολογούν τις εξελίξεις πιο νηφάλια από μία μέτρηση ή παράμετρο.
— Ποιες τεχνολογίες σε αυτόν τον τομέα σας ενδιέφεραν προσωπικά;
- Ξεκίνησα με το γεγονός ότι ασχολήθηκα με την κβαντικήεπικοινωνίες και μετακβαντική κρυπτογραφία. Πρόκειται για δύο τομείς που σχετίζονται με την προστασία των πληροφοριών στην εποχή της εμφάνισης ενός κβαντικού υπολογιστή. Εάν ένας κβαντικός υπολογιστής είναι αρκετά ισχυρός - με πολλά καλά qubits - θα είναι σε θέση να σπάσει μερικούς από τους σημερινούς κρυπτογραφικούς αλγόριθμους. Αναπτύσσουμε μια νέα γενιά συσκευών προστασίας δεδομένων, αλγορίθμων και εργαλείων που μπορούν να αντιμετωπιστούν από απειλές χρησιμοποιώντας έναν κβαντικό υπολογιστή. Αυτές οι τεχνολογίες έχουν ήδη φτάσει σε μια ώριμη φάση και αναπτύσσονται όχι από την RCC, αλλά από μεμονωμένες εταιρείες.
Η τρέχουσα εστίασή μου είναι στον κβαντικό υπολογισμό.Εργαζόμαστε στον τομέα της δημιουργίας αλγορίθμων και λογισμικού για μελλοντικούς κβαντικούς υπολογιστές. Η κύρια πρόκληση για ολόκληρη την κοινότητα των κβαντικών αλγορίθμων είναι να κατανοήσει εάν είναι δυνατό να επιτευχθεί υπολογιστική υπεροχή στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων με την τρέχουσα ή τις μελλοντικές γενιές κβαντικών υπολογιστών.
Είναι η ασφάλεια των δεδομένων η μόνη απειλή που αποτελούν οι κβαντικοί υπολογιστές; Ή μήπως υπάρχουν άλλες πτυχές που πρέπει να προβληματιστούν;
— Η κύρια απειλή είναι προς την κατεύθυνση της παροχήςασφάλεια πληροφοριών. Υπάρχουν όμως και άλλες δυσκολίες - δεν μπορούμε να επαληθεύσουμε τη λύση ορισμένων προβλημάτων με τη βοήθεια κβαντικών υπολογιστών, επομένως δεν μπορούμε να τους χρησιμοποιήσουμε. Αλλά αυτό δεν είναι ένα μοναδικό πρόβλημα - υπάρχει και στον κλασικό υπερυπολογιστή. Τελικά, εάν ένας υπερυπολογιστής σε ένα μόνο αντίγραφο λύνει κάποιο πρόβλημα, τότε πώς να επαληθεύσετε αυτήν τη λύση; Στον κλασικό υπολογισμό, οι άνθρωποι σκέφτονται εδώ και δεκαετίες πώς να το κάνουν αυτό και πώς αυτά τα εργαλεία μπορούν να προσαρμοστούν για κβαντικούς υπολογιστές.
- Στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης και της μηχανικής μάθησης γίνεται συχνά λόγος για εξωτερική ρύθμιση ώστε η τεχνολογία να μην ξεφεύγει από τον έλεγχο. Υπάρχουν τέτοιες συζητήσεις και για τις κβαντικές τεχνολογίες ή είναι πολύ νωρίς για να μιλήσουμε γι' αυτό;
– Η εμπειρία μηχανικής μάθησης θα είναι χρήσιμη γιακβαντικοί υπολογιστές - συν ή πλην μιλάμε για το ίδιο πράγμα. Πώς όμως να το χρησιμοποιήσετε; Νομίζω ότι πρέπει να εμπιστευόμαστε τις σύνθετες τεχνολογίες, ακόμα κι αν δεν κατανοούμε πλήρως πώς λειτουργούν. Θα είναι δυνατό να εργαστούμε με αυτές τις λύσεις και μπορούμε να βεβαιωθούμε ότι δεν μας βλάπτουν.
— Δεν ανησυχείτε ότι η αδέξια ρύθμιση θα σταματήσει την πρόοδο σε αυτόν τον τομέα;
Είμαι τεχνολογικός θετικιστής. Πιστεύω ότι οποιαδήποτε τεχνολογία, παρά τους κινδύνους, έχει κυρίως πλεονεκτήματα εάν αντιμετωπίζεται με σύνεση.
"Τα κορυφαία περιοδικά παραμένουν ουδέτερα - όπως πρέπει να είναι η σύγχρονη επιστήμη"
— Είναι δύσκολο να αντιμετωπίσεις τις κβαντικές τεχνολογίες στη Ρωσία; Ποιος είναι ο κύριος πελάτης τώρα, τι θέλει να πάρει ως αποτέλεσμα;
— Υπάρχει μια τάση ότι το κράτος είναι το κύριοεπενδυτής στην ανάπτυξη κβαντικών τεχνολογιών. Αν κοιτάξετε τη χρηματοδότηση, το μεγαλύτερο μέρος της προέρχεται από κυβερνητικά προγράμματα, τους λεγόμενους οδικούς χάρτες για την ανάπτυξη των κβαντικών τεχνολογιών. Βρίσκονται σε όλες τις ανεπτυγμένες τεχνολογικές χώρες - ΗΠΑ, χώρες της ΕΕ, Καναδάς, Ιαπωνία, Μεγάλη Βρετανία, Αυστραλία, Κίνα.
Επιπλέον, υπάρχει μεγάλο ποσό χρηματοδότησηςαπό ιδιωτικές εταιρείες και επενδυτές. Τα ιδιωτικά χρήματα σάς επιτρέπουν να κινείστε πολύ πιο γρήγορα και απαιτούν ευκολότερη αναφορά. Και σε ορισμένους τομείς, βλέπουμε την καλύτερη απόδοση σε νεοφυείς επιχειρήσεις, κάπου σε εταιρείες που παραδοσιακά συνδέονται με την πληροφορική. Ο τόνος ορίζεται από την Google, την IBM, την Intel και τα συνεργαζόμενα πανεπιστήμια τους.
Στη Ρωσία, η τάση προς χρηματοδότηση απόΈχουμε επίσης κράτη, έχουμε υιοθετήσει έναν οδικό χάρτη για την ανάπτυξη του κβαντικού υπολογισμού, εντός του οποίου βρίσκονται σε εξέλιξη εργασίες για την κατασκευή αρκετών κβαντικών επεξεργαστών και λογισμικού cloud. Πρόκειται για σημαντικά κεφάλαια, αλλά όλα είναι σχετικά. Μια μέρα, μετά από μια διάλεξη όπου μίλησα για τη χρηματοδότηση, ένας επιστήμονας που εργάζεται στη βιοτεχνολογία με πλησίασε και αναρωτήθηκε γιατί δαπανώνται τόσα λίγα χρήματα στον κόσμο για κβαντικές τεχνολογίες.
— Πώς αναπτύσσονται οι κβαντικές τεχνολογίες στη Ρωσία; Υπάρχουν startups που το κάνουν αυτό;
- Δυναμική.Ιστορικά, πολλά για τις κβαντικές τεχνολογίες επινοήθηκαν στην ΕΣΣΔ και τη Ρωσία. Αν κοιτάξετε τα βραβεία Νόμπελ που απονεμήθηκαν για κβαντικές τεχνολογίες πρώτου κύματος, συνδέονται με εργασίες στον τομέα της φυσικής χαμηλών θερμοκρασιών, που αποτέλεσαν τη βάση του σύγχρονου κβαντικού υπολογισμού. Το σχολείο και το ενδιαφέρον μας διατηρήθηκαν, όλα ευνοούν να εργαστούμε προς αυτή την κατεύθυνση. Ακόμη και η ιδέα ενός κβαντικού υπολογιστή από τον Richard Fein στις ΗΠΑ και τον Yuri Mann, έναν Σοβιετικό μαθηματικό, προέκυψε παράλληλα.
Τώρα τα σχέδια είναι να αναπτυχθεί ένα κβαντικόσίδηρος, επεξεργαστές σε διάφορες φυσικές αρχές. Η πρακτική δείχνει ότι είναι δυνατό να κινηθεί κανείς προς αυτή την κατεύθυνση. Αυτός είναι ένας πολύ ανταγωνιστικός τομέας, κάθε μέρα υπάρχουν νέες ιδέες που πρέπει να ανταποκριθούν. Είμαι αισιόδοξος - πρέπει να προσφέρετε κάτι καινούργιο και να κινηθείτε προς τη δική σας κατεύθυνση και να μην βασίζετε πλήρως τις εξελίξεις σας στις ιδέες των άλλων για να προλάβετε κάποιον κάποια μέρα και στο μέλλον να προσπεράσετε.
Υπάρχουν κβαντικές startups.Έχω ήδη μιλήσει για το QRate και το QApp, που ασχολούνται με την κβαντική και μετακβαντική κρυπτογραφία, αντίστοιχα. Αυτήν τη στιγμή εργαζόμαστε για την έναρξη μιας startup στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών.
— Η έλλειψη χρηματοδότησης σχετίζεται με τον μακρύ ορίζοντα προγραμματισμού στον κβαντικό υπολογισμό;
— Ναι, οι ιδιώτες επενδυτές χρειάζονται σαφή αποτελέσματα καιεπαρκείς χρονικούς ορίζοντες. Οι δημόσιες επενδύσεις μας επιτρέπουν να κινηθούμε λίγο πιο στρατηγικά. Αλλά καθώς η τεχνολογία αναπτύσσεται και προσαρμόζεται, αυτές οι επενδύσεις θα αυξηθούν και θα λάβουν άλλες μορφές.
— Πώς επηρέασε το έργο σας η απομόνωση από τη διεθνή κοινότητα των επιστημόνων;
— Υπήρξε μια πολύ ταραγμένη περίοδος, που έβαλεσυναδέλφους σε αρκετά δύσκολη θέση. Όμως ήμασταν και παραμένουμε ανοιχτοί στην αλληλεπίδραση. Οι δυσκολίες και τα εμπόδια εμφανίστηκαν από την άλλη πλευρά - συχνά επιβάλλονταν από διοικητικούς κανόνες. Τον τελευταίο καιρό όμως βλέπω μια θετική τάση. Συνεχίσαμε εκείνα τα κοινά άρθρα και τις εργασίες που σχεδιάζαμε με συναδέλφους. Ελπίζω αυτό να συνεχιστεί.
Είναι δύσκολο να προβλεφθεί, αλλά έχουμε αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημαορίζοντας κοινού σχεδιασμού εργασιών. Ενώ είναι δυνατό να κινηθεί κανείς σύμφωνα με το σχέδιο, αλλά υπάρχουν υπερβολές - μερικές φορές οι ερευνητές γράφουν περίεργα σχόλια σχετικά με την ανάγκη να επιβεβαιώσουν ή να αρνηθούν τη συμμετοχή σε ορισμένες πολιτικές ιδέες. Αλλά γενικά, τα κορυφαία περιοδικά παραμένουν ουδέτερα - όπως θα έπρεπε να είναι η σύγχρονη επιστήμη. Για παράδειγμα, τον τελευταίο καιρό Ρώσοι επιστήμονες συνέχισαν να δημοσιεύουν σε εκδόσεις της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας. Όλα διατηρούνται, όλα λειτουργούν.
«Κάποιοι λένε ότι κανείς δεν χρειάζεται κβαντικές τεχνολογίες. Άλλοι - ότι μπορούν να λύσουν οποιοδήποτε πρόβλημα»
- Υπάρχουν λανθασμένες αντιλήψεις ή ανακρίβειες που τις περισσότερες φορές τραβούν το μάτι σας;
- Το κυριότερο είναι η πολικότητα των απόψεων για το κβαντικότεχνολογίες. Κάποιοι λένε ότι κανείς δεν χρειάζεται κβαντικούς υπολογιστές, ότι δεν θα λειτουργήσει ποτέ και ότι δεν μπορούν να κατασκευαστούν κβαντικοί υπολογιστές. Τέτοια επιστημονικά άρθρα συνεχίζουν να δημοσιεύονται μέχρι σήμερα. Και υπάρχουν υπεραισιόδοξοι συνάδελφοι που προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν έναν κβαντικό υπολογιστή για τα πάντα και να λύσουν τυχόν προβλήματα.
Και οι δύο ακραίες απόψεις με κάνουνσύγχυση, αλλά υπάρχει και μια λογική θέση. Έχουμε ακόμα λόγους να πιστεύουμε ότι ένας κβαντικός υπολογιστής θα παρέχει επιτάχυνση σε κάποια κατηγορία προβλημάτων. Είμαι υπέρ μιας ισορροπημένης προσέγγισης, εστιασμένης στον έλεγχο των υποθέσεων, και αν κάποιες από αυτές δεν επιβεβαιωθούν, δεν υπάρχει τίποτα κακό σε αυτό, είναι απλώς υποθέσεις.
Είναι επίσης αστείο ότι οι φυσικοί προφανώς είναι στην καρδιάειδύλλιο. Ως εκ τούτου, μερικές φορές δεν επιλέγουν τα πιο επιτυχημένα ονόματα για επιστημονικές εργασίες ή φαινόμενα. Για παράδειγμα, υπάρχει κβαντική τηλεμεταφορά. Συχνά τίθεται το ερώτημα: είναι δυνατή η τηλεμεταφορά ενός ατόμου χρησιμοποιώντας μεθόδους κβαντικής τηλεμεταφοράς; Πρέπει όμως να καταλάβουμε ότι η κβαντική τηλεμεταφορά δεν είναι η φυσική κίνηση της μάζας από το ένα σημείο στο άλλο, αλλά η μεταφορά κβαντικών καταστάσεων.
Πολλοί όροι που εμφανίζονται στην επιστημονικήκοινότητα, πρέπει να εξηγήσεις σωστά. Για παράδειγμα, η κβαντική ψευδο-τηλεπάθεια είναι ένα εντελώς επιστημονικό φαινόμενο. Ή, ας πούμε, και η κβαντική ομοιοπαθητική. Αν τα δεις όλα αυτά με απροετοίμαστο μάτι, μπορεί να προκύψει σύγχυση. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, οι όροι σχετίζονται πολύ μακριά με τον κανονικό ορισμό της τηλεπάθειας και της ομοιοπαθητικής.
— Μπορούν οι απλοί άνθρωποι να αγγίξουν τους κβαντικούς υπολογιστές;
— Ναι, γράψτε έναν βασικό κβαντικό αλγόριθμο καιγια να δούμε ότι είναι δυνατό να επιταχυνθεί η λύση του προβλήματος με αυτόν τον τρόπο. Η ομορφιά τέτοιων αλγορίθμων είναι ότι είναι αρκετά απλοί και όμορφοι. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κατανοήσουν πώς λειτουργεί ο κβαντικός υπολογισμός, για να δούμε τον ρόλο της εμπλοκής και της υπέρθεσης στην επίλυση προβλημάτων.
Ή μπορείτε να έρθετε σε μια εκδρομή στα Ρωσικάκβαντικό κέντρο, για να δούμε σε ποιο στάδιο βρίσκονται αυτές οι τεχνολογίες, πώς αναπτύσσονται από μια ολόκληρη ομάδα επιστημόνων πριν γίνουν συσκευές που χρησιμοποιούνται στην πράξη.
— Γιατί είσαι τεχνοαισιόδοξος; Τι επιχειρήματα έχετε ότι η τεχνολογία δεν θα μας βλάψει;
- Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι τα πάντα δεν έχουνμια καθαρή πλευρά. Η ιστορία δείχνει ότι το ίδιο επιστημονικό επίτευγμα ή τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, η πυρηνική τεχνολογία μας έχει δώσει και ενέργεια και ένα νέο είδος όπλων.
Αλλά είμαι αισιόδοξος γιατί οι θετικές πτυχέςη τεχνολογία θα συνεχίσει να χρησιμοποιείται για την επίτευξη συνολικής προόδου. Αυτό λειτουργεί επίσης με τους κβαντικούς υπολογιστές—οι συσκευές και οι τεχνολογίες που μπορούν να προστατεύσουν δεδομένα θα εμφανιστούν πολύ νωρίτερα από έναν κβαντικό υπολογιστή που μπορεί να χακάρει οτιδήποτε. Τέτοια βήματα θα βοηθήσουν στην εξουδετέρωση των αρνητικών πτυχών και στη μεγιστοποίηση των οφελών - αυτό θα λειτουργήσει τόσο με τη μηχανική μάθηση όσο και με τις βιοτεχνολογίες. Ως εκ τούτου, είμαι πεπεισμένος ότι θα χρησιμοποιήσουμε κβαντικούς υπολογιστές ακριβώς για να λύσουμε τα πιο δύσκολα προβλήματα που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα σήμερα.
Διαβάστε περισσότερα:
Οι αρχαιολόγοι επιβεβαίωσαν επίσημα τους θρύλους από τη Βίβλο
Αποδείχθηκε τι συμβαίνει στα κύτταρα του σώματος όταν πεθαίνει η καρδιά
Το σήμα Starlink παραβιάστηκε για να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση στο GPS