Ruslan Yunusov— Director General del Centro Cuántico Ruso. Graduado con honores en física.
RCCes una organización de investigación querealiza investigaciones fundamentales y aplicadas en el campo de la física cuántica, se dedica a la creación y comercialización de nuevas tecnologías y dispositivos basados en el uso de efectos cuánticos. Los especialistas están desarrollando sensores ultrasensibles, microcavidades ópticas, elementos de computadoras cuánticas (qubits), así como sistemas de criptografía cuántica y otros. En 2016, el Centro fue el primero en Rusia en lanzar comunicaciones absolutamente seguras en líneas comerciales; en mayo de 2017, lanzó la primera red cuántica multinodo del país y la primera cadena de bloques cuántica del mundo.
Procesador cuántico, desarrollos rusos y apilamiento.
- ¿Qué incluye la hoja de ruta para el desarrollo de tecnologías cuánticas?
— La hoja de ruta incluye tres principalessubtecnologías: computación cuántica, es decir, computadora cuántica, comunicaciones cuánticas y sensores cuánticos. Desde el punto de vista de la madurez, las comunicaciones cuánticas hoy en día son las más competitivas en comparación con las soluciones del mundo. Durante los últimos tres años, hemos logrado reducir considerablemente la brecha con los líderes y ahora los estamos alcanzando. El objetivo para 2024 es crear una solución de clase mundial e ingresar a los mercados mundiales y vender el dispositivo allí. Nuestro objetivo del que estamos hablando es el 8% del mercado global.
- ¿RCC desarrolla las tres áreas que mencionaste?
- Parcialmente.Tenemos nuestro propio equipo de comunicaciones cuánticas, pero en Rusia hay dos grupos de investigación más. En la computación cuántica estamos desarrollando algunas partes de este gran campo, pero no todas. Si hablamos de computación cuántica, muchas personas no comprenden del todo correctamente la formulación del problema. Para resolver un problema en una computadora cuántica, no basta con tener un procesador cuántico. Debe poder administrarlo y luego necesita tener un sistema operativo, algoritmos para resolver toda la pila.
- ¿Cuáles son las tareas ahora, si hablamos de una computadora, para aumentar el tiempo de vida de qubit? Si consideramos el ejemplo de una computadora IBM.
- Mira, lo que estás diciendo ahora esPregunta de primer nivel, hardware. Cómo construir el propio procesador para que funcione correctamente. Y hay varias bases tecnológicas diferentes sobre las que se puede construir: superconductividad o átomos e iones fríos. No está claro cuál de ellos ganará dentro de cinco años.
- ¿Todo llegará a una solución, no todas las tecnologías estarán en el mercado al mismo tiempo?
- Lo más probable es que tarde o temprano llegue a algo.solo. ¿Por qué? Por ejemplo, todos los procesadores clásicos se basan en la misma tecnología. Aunque teóricamente era posible hacer otros diferentes. Y hay varias razones para ello: inversión, eficiencia, etc. Simplemente no está claro ahora qué tecnología ganará. Hay problemas tecnológicos con los qubits superconductores, como la vida útil, pero éste no es el único problema. La precisión de la grabación y la lectura también es muy importante. Y luego, cómo construir un sistema escalable lo suficientemente grande. Ésta es la pregunta principal. Hay muchos parámetros que deben abordarse. Imaginemos que ha construido un buen procesador. Su computadora no funcionará con un solo procesador. También necesitamos algoritmos de corrección de errores, códigos de corrección, necesitamos algoritmos para resolver problemas, el propio sistema operativo, un lenguaje de programación, una interfaz para la industria para que puedas descargar el problema y obtener una solución.
- ¿Se puede construir simultáneamente con el procesador?
- Por supuesto, esto está hecho. Por ejemplo, la gente escribe lenguajes de programación para una computadora cuántica abstracta. O los algoritmos cuánticos para factorizar números, algo más: generalmente están hechos para una computadora cuántica abstracta, la llamada universal. Cuando las personas escriben software, programas de alto nivel, no piensan en qué procesador se realizará, escriben en el nivel lógico. Del mismo modo, los algoritmos se desarrollan a nivel lógico.
Las computadoras cuánticas vendrán incluso en la agricultura
- ¿Puedes hablarnos de sensores cuánticos?
- Un ejemplo de sensor cuántico -computadora cuántica superconductora Utiliza una cadena en un estado superconductor como qubits. Y el problema con la vida es que cualquier perturbación externa destruye este estado. Si se utiliza el mismo diseño como detector de campos externos que lo destruyen, entonces los campos magnéticos se pueden medir con mucha precisión. Las mediciones más precisas de los campos magnéticos se llevan a cabo utilizando la misma tecnología de qubits, sólo que en una forma diferente. Puede utilizar átomos individuales, por ejemplo, átomos de nitrógeno colocados en un cristal de diamante. Están ubicados tan aislados que pueden usarse para medir los mismos campos magnéticos, temperatura o gravedad. Esto ya está sucediendo en los laboratorios, pero es necesario pasar a los productos industriales. Serán sensores muy pequeños, energéticamente eficientes y sensibles.
- Al final de la sesión informativa, usted dijo que el cuantoLa tecnología vendrá en todas las ramas. ¿Y por qué están en todas las industrias? Ha dibujado una analogía con las computadoras comunes, pero en muchas industrias, las computadoras comunes resuelven todos los problemas.
-Sí, pero cuando aparecieron las computadoras convencionales, no eran necesarias en todas las industrias. Hace 50 años, no todo el mundo necesitaba una computadora y la gente decía: sí, no la necesito. Y hoy no existe ni una sola industria de este tipo...
- ¿Crees que pasará lo mismo con el Quantum?
- Cuando todavía tienes poder, jefe.Llegan nuevos retos. Aquí también, por ejemplo, la inteligencia artificial: ¿donde sea necesaria, en todas partes o no? Sí, casi en todas partes. Así como se vuelve más accesible, simple, integrable y resuelve una clase más amplia de problemas, se utilizará en todas partes. Una computadora cuántica es como una tecnología subyacente que proporciona una solución a varios problemas. A medida que esta tecnología se desarrolle, llegará a la agricultura, al sector industrial y al sector bancario.
- Dijiste sobre el año 2024. Pero si hablamos de la asequibilidad de las tecnologías para las empresas, incluso de las grandes, ¿de qué términos podemos hablar cuando las empresas pueden permitirse esas tecnologías?
— Aquí hay un problema: no está claro cuánto se necesitaEs hora de resolver los problemas tecnológicos de escalar una computadora cuántica. Quizás tres años, quizás más. A veces llegas a la etapa de implementación y ves un problema técnico que tardará varios años en resolverse. A veces te mueves normalmente. Hasta ahora parece haber movimiento, pero no es evidente. Por lo tanto, en un horizonte de cinco años, se espera que se propongan soluciones rentables.
Sobre el acceso - no todos necesitarán comprarComputadora cuántica para probar las capacidades de computación cuántica. Ya, para probar la tecnología, IBM le da acceso a la nube a su computadora. Y aquí proponemos, dentro del marco de la hoja de ruta, avanzar hacia la creación de una plataforma en la nube. Para que todos puedan probar la avanzada tecnología sin tener que comprar una computadora.
- Entonces, ¿será una computadora construida, por ejemplo, en el RCC, a la que otras organizaciones pueden acceder?
- No necesariamente en el RCC, puede estar en cualquier lugar.construido por Y la idea principal es que esta plataforma tendrá acceso a diferentes computadoras. Porque ahora hay computadoras cuánticas universales, simuladores, hay algoritmos clásicos inspirados en la música cuántica, hay computadoras clásicas. Y dependiendo de la naturaleza y la complejidad de la tarea, se envía por errores al sistema correspondiente. Al igual que ahora, tenemos un procesador, un coprocesador en su interior, y también hay un procesador de gráficos. Y en lo que es la tarea, el sistema determina dónde enviarlo para resolver. Así que está aquí: dependiendo de la tarea, la plataforma debe entender dónde es mejor tratar de resolverlo. Y para trabajar no con una computadora, sino con varias, y también con simuladores.
"Cuando aparece una computadora cuántica, puede descifrar todos los sistemas de encriptación". ¿Estamos listos para este momento?
- Las comunicaciones cuánticas protegen contra esto. En Rusia, nuestra filial Qrate, las llamadas instalaciones de distribución de claves cuánticas, han desarrollado soluciones adecuadas. Si mañana surge este problema, no se resolverá en un solo día, porque lleva tiempo la infraestructura. Además, todavía hay nuevos tipos de algoritmos, los llamados algoritmos post-cuánticos, que todavía no se han implementado. Estamos haciendo esfuerzos para cumplir con la aparición de computadoras cuánticas completamente armadas.
Comunicaciones cuánticas- redes de comunicación que protegen los datos transmitidosdatos utilizando las leyes fundamentales de la mecánica cuántica. Son una implementación práctica de la llamada criptografía cuántica. Forman un elemento importante de los sistemas de criptografía y computación cuántica. Permite el transporte de información entre sistemas cuánticos físicamente separados. En la informática distribuida, los nodos de una red pueden procesar información actuando como puertas cuánticas. La transferencia de datos segura se puede lograr utilizando algoritmos de distribución de claves.
Criptografía Post Quantum- la parte de la criptografía que quedarelevante con la llegada de las computadoras cuánticas y los ataques. Dado que las computadoras cuánticas son significativamente más rápidas que las arquitecturas informáticas clásicas en la velocidad de cálculo de los algoritmos criptográficos tradicionales, los sistemas criptográficos modernos se vuelven potencialmente vulnerables a los ataques. La mayoría de los criptosistemas tradicionales se basan en problemas de factorización de números enteros o problemas de logaritmos discretos, que podrían resolverse fácilmente en computadoras cuánticas lo suficientemente grandes utilizando el algoritmo de Shor.
- ¿Dice que las tecnologías cuánticas comenzarán a introducirse en el negocio dentro de cinco años?
- Las computadoras aparecerán en el horizonte de cinco años,Quién comenzará a resolver los primeros problemas rentables. Esta es la tarea de la factorización, una de las más difíciles, que no se resolverá en la primera etapa. Para ello, por ejemplo, se necesita más potencia que para modelar algunos primeros materiales. Los requisitos para problemas de optimización, quizás menos que para la factorización. Es decir, ahora hay varias docenas de algoritmos cuánticos que resuelven diferentes problemas. El algoritmo de Shor, que realiza la factorización que hackeará, es bastante exigente.