"Viimeisten 25 vuoden aikana kvanttiteknologiassa on tapahtunut valtavaa edistystä."
– Media kirjoittaa paljon
— Kvanttiteknologiat houkuttelevat paljonhuomiota useista syistä. Ensinnäkin ne liittyvät kvanttifysiikkaan, erittäin mielenkiintoiseen tieteelliseen teoriaan, joka kuvaa pienimpiä esineitä, joiden kanssa voimme olla vuorovaikutuksessa. Tämä tiede auttaa kuvaamaan kvanttiobjektien tiloja sekä hallitsemaan niitä. Kvanttimekaanisista näkökohdista tehdyt johtopäätökset ovat usein ristiriidassa sen kanssa, mihin olemme tottuneet - "klassisen" kokemuksemme kanssa.
Toiseksi ensimmäiset laitteet ovat nyt ilmestymässä jayksittäisten kvanttijärjestelmien ohjauksen periaatteille rakennettuja laitteita, joiden kehitys mahdollistaa sellaisten ongelmien ratkaisemisen, joita nykyaikaiset supertietokoneet eivät pysty selviytymään. Voit ratkaista muita tärkeitä tehtäviä. Esimerkiksi tiedon välittämiseen siten, että turvallisuus taataan fysikaalisten peruslakien avulla, sekä ympäristöparametrien, lämpötilan, sähkömagneettisten kenttien parametrien ja niin edelleen mittaamiseen suurimmalla sallitulla tarkkuudella.
Kuilu kvanttiteknologian odotusten janiiden kehityksellä on todellinen tila, mutta se ei ole kriittinen. Asiantuntijayhteisö on melko konservatiivinen, se puhuu asteittaisesta edistymisestä ja siirtymisestä yksinkertaisesta monimutkaiseen. Jos tarkastellaan sitä, mitä on tapahtunut viimeisten 25 vuoden aikana, se on valtava harppaus eteenpäin. Kvanttilaskennan alalla olemme siirtyneet erilaisten kvanttilaskentalaitteiden toimintaperiaatteiden demonstroinnista klassisten tietokoneiden käsittämättömien laskentaongelmien ratkaisemiseen.
Aleksei Fedorov
– Onko teillä merkkejä siitä, että kehitys tällä alueella on huomionarvoista? Nyt kaikki keskittyvät kubittien määrään - onko tämä objektiivinen indikaattori?
— Kubittien määrä erillisenä parametrina ei oleauttaa arvioimaan kvanttilaskennan kehityksen tilaa. Jos olet kiinnostunut tieteellisestä saavutuksesta ja haluat ymmärtää sen tilan, Siltä osin kuin tämä tai toinen tulos on huomionarvoinen, on olemassa yksi yksinkertainen ja erittäin oikea resepti - tarkistaa, että tiedeyhteisö on vahvistanut tulokset.
Esimerkiksi Google ennen esittelyä kvanttiErinomaisuus valmisteli huolellisesti tieteellisen artikkelin. He työskentelivät sen parissa pitkään, mielestäni noin vuoden, vakuuttaakseen tiedeyhteisön johtopäätösten oikeellisuudesta. Artikkeli julkaistiin yhdessä valtavan määrän lisämateriaalia yhdessä arvostetuimmista tieteellisistä julkaisuista. Siksi "ylikuumenemisen" ja mahdollisuuksien yliarvioinnin ongelmista huolimatta tekniikoita arvioitaessa olisi hyvä tarkastella tätä aihetta koskevien tieteellisten julkaisujen tilaa johtavissa aikakauslehdissä.
Kun puhutaan kubittien määrästä, yhteisöstäyrittää valita yhden ymmärrettävän numeron selittääkseen kaiken edistymisen sen läpi. Siksi näemme julkaisuja noin 2, 10, 15, 5 000 qubit - mutta mitä tämä tarkoittaa? Varovainen oletukseni on, että lähitulevaisuudessa kuulemme yhä useammin kubittien lukumäärän sijasta järjestelmien kyvystä ratkaista todellisia ongelmia.
Kvanttiteknologialla on toinenkin suunta -kvanttiviestintä tai tarkemmin sanottuna kvanttiavaimen jakelu. Tässä muita kriteerejä ovat avainten luomisen nopeus, kyky integroida kvanttiratkaisuja klassiseen infrastruktuuriin. Monet heistä arvioivat kehitystä maltillisemmin kuin yksi mittari tai parametri.
— Mitkä tekniikat tällä alalla kiinnostavat sinua henkilökohtaisesti?
– Aloitin siitä, että harrastan kvanttiaviestintä ja post-kvanttisalaus. Nämä ovat kaksi aluetta, jotka liittyvät tiedon suojaamiseen kvanttitietokoneen ilmestymisen aikakaudella. Jos kvanttitietokone on tarpeeksi tehokas – ja siinä on paljon hyviä kubitteja – se pystyy murtamaan joitain tämän päivän salausalgoritmeja. Olemme kehittäneet uuden sukupolven tietosuojalaitteita, algoritmeja ja työkaluja, joita voidaan torjua uhkilla kvanttitietokoneella. Nämä tekniikat ovat jo saavuttaneet kypsän vaiheen, ja niitä ei kehitä RCC, vaan yksittäiset yritykset.
Keskityn tällä hetkellä kvanttilaskentaan.Työskentelemme algoritmien ja ohjelmistojen luomisen alalla tulevaisuuden kvanttitietokoneille. Suurin haaste koko kvanttialgoritmiyhteisölle on ymmärtää, onko mahdollista saavuttaa laskennallinen ylivertaisuus käytännön ongelmien ratkaisemisessa nykyisten tai tulevien kvanttitietokoneiden sukupolvien kanssa.
Onko tietoturva ainoa uhka, jonka kvanttitietokoneet muodostavat? Vai onko muita huolenaiheita?
— Suurin uhka on tarjoamisen suunnassatietoturva. Mutta on muitakin vaikeuksia - emme voi tarkistaa joidenkin ongelmien ratkaisua kvanttitietokoneiden avulla, joten emme voi käyttää niitä. Mutta tämä ei ole ainutlaatuinen ongelma - se on olemassa myös klassisessa supertietokoneissa. Loppujen lopuksi, jos supertietokone yhdessä kopiossa ratkaisee jonkin ongelman, kuinka tämä ratkaisu tarkistetaan? Klassisessa laskennassa ihmiset ovat pohtineet vuosikymmeniä, miten tämä tehdään ja miten näitä työkaluja voidaan mukauttaa kvanttilaskentaan.
- Tekoälyn ja koneoppimisen saralla puhutaan usein ulkoisesta säätelystä, jotta tekniikka ei riistäisi käsistä. Puhutaanko tällaista myös kvanttiteknologioissa, vai onko siitä liian aikaista puhua?
– Koneoppimiskokemuksesta on hyötyäkvanttitietokoneet - plus tai miinus puhumme samasta asiasta. Mutta miten sitä käytetään? Mielestäni meidän on luotettava monimutkaisiin teknologioihin, vaikka emme täysin ymmärrä niiden toimintaa. Näiden ratkaisujen kanssa on mahdollista työskennellä ja voimme varmistaa, että ne eivät vahingoita meitä.
— Ettekö ole huolissanne siitä, että kömpelö sääntely pysäyttää tämän alan edistymisen?
Olen teknologinen positivisti. Uskon, että millä tahansa tekniikalla on riskeistä huolimatta pääasiassa etuja, jos sitä käsitellään järkevästi.
"Johtavat lehdet pysyvät neutraaleina - nykyajan tieteen tapana olla"
— Onko Venäjällä vaikea käsitellä kvanttiteknologiaa? Kuka on nyt pääasiakas, mitä hän haluaa tuloksena saada?
– On suuntaus, että valtio on pääasiasijoittaja kvanttiteknologian kehittämiseen. Jos tarkastellaan rahoitusta, suurin osa siitä tulee hallitusohjelmien, niin sanottujen kvanttiteknologian kehittämisen tiekarttojen kautta. Niitä on kaikissa kehittyneissä teknologiamaissa - Yhdysvalloissa, EU-maissa, Kanadassa, Japanissa, Isossa-Britanniassa, Australiassa, Kiinassa.
Lisäksi on olemassa suuri määrä rahoitustayksityisiltä yrityksiltä ja sijoittajilta. Yksityisen rahan avulla voit liikkua paljon nopeammin ja vaatii helpompaa raportointia. Ja joillakin alueilla näemme parhaan suorituskyvyn startup-yrityksissä, jossain yrityksissä, jotka perinteisesti liittyvät tietojenkäsittelyyn. Sävyn antavat Google, IBM, Intel ja niiden kumppaniyliopistot.
Venäjällä suuntaus kohti rahoitustaMeillä on myös osavaltioita, olemme ottaneet käyttöön tiekartan kvanttilaskennan kehittämiseen, jonka puitteissa työskennellään useiden kvanttiprosessoreiden ja pilviohjelmistojen rakentamiseksi. Nämä ovat merkittäviä varoja, mutta kaikki on suhteellista. Eräänä päivänä luennon jälkeen, jossa puhuin rahoituksesta, biotekniikan parissa työskentelevä tiedemies lähestyi minua ja ihmetteli, miksi maailmassa käytetään niin vähän rahaa kvanttiteknologioihin.
— Miten kvanttiteknologiat kehittyvät Venäjällä? Onko startuppeja tekemässä tätä?
- Dynaaminen.Historiallisesti paljon kvanttiteknologiaa keksittiin Neuvostoliitossa ja Venäjällä. Jos tarkastellaan Nobel-palkintoja, jotka myönnettiin ensimmäisen aallon kvanttitekniikoista, ne liittyvät työhön matalan lämpötilan fysiikan alalla, josta tuli nykyaikaisen kvanttilaskennan perusta. Koulumme ja kiinnostuksemme ovat säilyneet, kaikki on omiaan toimimaan tähän suuntaan. Jopa yhdysvaltalaisen Richard Feinin ja neuvostomatemaatikon Juri Mannin idea kvanttitietokoneesta syntyi rinnakkain.
Nyt suunnitelmissa on kehittää kvanttirauta, prosessorit erilaisilla fysikaalisilla periaatteilla. Käytäntö osoittaa, että tähän suuntaan on mahdollista liikkua. Tämä on erittäin kilpailullinen alue, joka päivä tulee uusia ideoita, joihin on vastattava. Olen optimistinen - sinun täytyy tarjota jotain uutta ja siirtyä omaan suuntaan, eikä perustaa kehitystäsi täysin muiden ihmisten ideoihin saadaksesi jonkun kiinni ja tulevaisuudessa ohittaa.
On kvantti-startuppeja.Olen jo puhunut QRatesta ja QAppista, jotka käsittelevät kvantti- ja post-kvanttisalausta, vastaavasti. Työskentelemme parhaillaan kvanttilaskenta-alan startup-yrityksen käynnistämisessä.
— Liittyykö rahoituksen puute kvanttilaskennan pitkään suunnitteluhorisonttiin?
– Kyllä, yksityiset sijoittajat tarvitsevat selkeitä tuloksia jariittävä aikahorisontti. Julkiset investoinnit antavat meille mahdollisuuden liikkua hieman strategisemmin. Mutta kun teknologia kehittyy ja mukautuu, nämä investoinnit lisääntyvät ja saavat muita muotoja.
— Miten eristäytyminen kansainvälisestä tiedeyhteisöstä on vaikuttanut työhösi?
– Oli hyvin myrskyisä kausi, mikä laittoikollegat melko vaikeassa tilanteessa. Mutta olimme ja pysymme avoimina vuorovaikutukselle. Vaikeuksia ja esteitä ilmaantui toiselta puolelta - usein ne johtuivat hallinnollisista säännöistä. Mutta viime aikoina olen nähnyt positiivista kehitystä. Jatkoimme niitä yhteisiä artikkeleita ja töitä, joita suunnittelimme kollegoiden kanssa. Toivottavasti tämä jatkuu.
Sitä on vaikea ennustaa, mutta meillä on melko pitkä aikayhteisen työn suunnittelun horisontti. Vaikka on mahdollista liikkua suunnitelman mukaan, mutta on ylilyöntejä - joskus tutkijat kirjoittavat outoja kommentteja tarpeesta vahvistaa tai kieltää osallistuminen tiettyihin poliittisiin ideoihin. Mutta yleisesti ottaen johtavat lehdet pysyvät neutraaleina - nykyajan tieteen tavalla. Esimerkiksi viime aikoina venäläiset tiedemiehet ovat jatkaneet julkaisemista American Physical Societyn julkaisuissa. Kaikki on säilynyt, kaikki toimii.
”Jotkut sanovat, että kukaan ei tarvitse kvanttiteknologiaa. Toiset - että he voivat ratkaista minkä tahansa ongelman"
- Onko sinulla väärinkäsityksiä tai epätarkkuuksia, jotka useimmiten jäävät silmään?
- Pääasia on mielipiteiden polariteetti kvantistateknologioita. Jotkut sanovat, että kukaan ei tarvitse kvanttilaskentaa, että se ei koskaan toimi ja että kvanttitietokoneita ei voida rakentaa. Tällaisia tieteellisiä artikkeleita julkaistaan edelleen tähän päivään asti. Ja on hyperoptimistisia kollegoita, jotka yrittävät käyttää kvanttitietokonetta kaikkeen ja ratkaista kaikki ongelmat.
Molemmat äärimmäiset näkökulmat saavat minuthämmennystä, mutta on myös järkevä kanta. Meillä on edelleen syytä uskoa, että kvanttitietokone tarjoaa kiihtyvyyttä joissakin ongelmissa. Kannatan tasapainoista lähestymistapaa, joka keskittyy hypoteesien testaamiseen, ja jos jotkut niistä eivät toteudu, siinä ei ole mitään väärää, ne ovat vain hypoteeseja.
On myös hauskaa, että fyysikot ovat ilmeisesti sydämelläänromantiikkaa. Siksi he joskus valitsevat tieteellisille teoksille tai ilmiöille ei menestyneimpiä nimiä. Esimerkiksi on olemassa kvanttiteleportaatio. Usein herää kysymys: onko mahdollista teleportoida henkilöä kvanttiteleportaatiomenetelmillä? Mutta meidän on ymmärrettävä, että kvanttiteleportaatio ei ole massan fyysistä liikkumista pisteestä toiseen, vaan kvanttitilojen siirtoa.
Monet termit, jotka esiintyvät tieteellisessäyhteisössä, sinun on selitettävä oikein. Esimerkiksi kvanttipseudotelepatia on täysin tieteellinen ilmiö. Tai vaikkapa kvanttihomeopatiaa. Jos katsot tätä kaikkea valmistautumattomalla silmällä, voi syntyä hämmennystä. Mutta tässä tapauksessa termit liittyvät hyvin etäisesti telepatian ja homeopatian kanoniseen määritelmään.
– Voivatko tavalliset ihmiset koskea kvanttitietokoneisiin?
— Kyllä, kirjoita peruskvanttialgoritmi janähdäkseen, että on mahdollista nopeuttaa ongelman ratkaisua tällä tavalla. Tällaisten algoritmien kauneus on, että ne ovat melko yksinkertaisia ja kauniita. Niiden avulla voidaan ymmärtää kuinka kvanttilaskenta toimii, nähdä sotkeutumisen ja superpositioiden roolin ongelmien ratkaisussa.
Tai voit tulla retkelle venäjällekvanttikeskuksessa nähdäkseen, missä vaiheessa nämä tekniikat ovat, kuinka koko tiedemiesryhmä kehittää niitä ennen kuin niistä tulee laitteita, joita todella käytetään käytännössä.
– Miksi olet teknooptimisti? Mitä argumentteja sinulla on siihen, että teknologia ei vahingoita meitä?
- Tämä johtuu suurelta osin siitä, että kaikkea ei oleyksi ilmeinen puoli. Historia osoittaa, että samaa tieteellistä saavutusta tai teknologiaa voidaan käyttää eri tavoin. Esimerkiksi ydinteknologia on antanut meille sekä energiaa että uudenlaisia aseita.
Mutta olen optimisti, koska myönteisiä puoliateknologiaa käytetään edelleen yleisen edistyksen saavuttamiseksi. Tämä toimii myös kvanttilaskennan kanssa - laitteet ja tekniikat, jotka voivat suojata tietoja, tulevat näkyviin paljon nopeammin kuin kvanttitietokone, joka voi hakkeroida mitä tahansa. Tällaiset toimet auttavat neutraloimaan kielteisiä puolia ja maksimoimaan hyödyt – tämä toimii sekä koneoppimisen että bioteknologian kanssa. Siksi olen vakuuttunut siitä, että käytämme kvanttitietokoneita nimenomaan ratkaisemaan vaikeimmat ongelmat, joita ihmiskunta kohtaa nykyään.
Lue lisää:
Arkeologit ovat virallisesti vahvistaneet Raamatun legendat
Kävi ilmi, mitä tapahtuu kehon soluille, kun sydän kuolee
Starlink-signaali hakkeroitu käytettäväksi vaihtoehtona GPS:lle