Ruslan Yunusov— Directeur général du Centre quantique russe. Diplômé avec mention en physique
RCCest un organisme de recherche quimène des recherches fondamentales et appliquées dans le domaine de la physique quantique, est engagé dans la création et la commercialisation de nouvelles technologies et dispositifs basés sur l'utilisation d'effets quantiques. Les spécialistes développent des capteurs ultrasensibles, des microcavités optiques, des éléments d'ordinateurs quantiques (qubits), ainsi que des systèmes de cryptographie quantique et autres. En 2016, le Centre a été le premier en Russie à lancer des communications absolument sécurisées sur des lignes commerciales ; en mai 2017, il a lancé le premier réseau quantique multi-nœuds du pays et la première blockchain quantique au monde.
Processeur Quantum, développements russes et pile
- Que comprend la feuille de route pour le développement des technologies quantiques?
— La feuille de route comprend trois principauxsous-technologies : informatique quantique, c'est-à-dire ordinateur quantique, communications quantiques et capteurs quantiques. Du point de vue de la maturité, les communications quantiques sont aujourd'hui les plus compétitives par rapport aux solutions disponibles au monde. Au cours des trois dernières années, nous avons réussi à réduire considérablement l'écart avec les leaders et nous les rattrapons désormais. L’objectif d’ici 2024 est de créer une solution de classe mondiale, d’entrer sur les marchés mondiaux et d’y vendre l’appareil. Notre objectif dont nous parlons est de 8% du marché mondial.
- RCC développe les trois domaines que vous avez mentionnés?
- Partiellement.Nous avons notre propre équipe de communications quantiques, mais il existe deux autres groupes de recherche en Russie. En informatique quantique, nous développons certaines parties de ce vaste domaine, mais pas la totalité. Si nous parlons d’informatique quantique, beaucoup de gens ne comprennent pas très bien la formulation du problème. Pour résoudre un problème sur un ordinateur quantique, il ne suffit pas de disposer d’un simple processeur quantique. Vous devez être capable de le gérer, puis vous devez disposer d'un système d'exploitation, d'algorithmes - pour résoudre l'ensemble de la pile.
- Quelles sont les tâches maintenant, si nous parlons d'un ordinateur - pour augmenter la durée de vie du qubit? Si nous considérons l'exemple d'un ordinateur IBM.
- Écoute, ce que tu dis maintenant c'estquestion de premier niveau, matériel. Comment construire le processeur lui-même pour qu'il fonctionne correctement. Et il existe plusieurs bases technologiques différentes sur lesquelles il peut être construit : la supraconductivité, ou les atomes froids et les ions froids. On ne sait pas lequel d’entre eux gagnera dans cinq ans.
- La solution sera-t-elle la même, toutes les technologies ne seront-elles pas simultanément sur le marché?
- Très probablement, tôt ou tard, cela arrivera à quelque choseseul. Pourquoi? Par exemple, les processeurs classiques sont tous construits sur la même technologie. Même si en théorie, il était possible d'en faire différents. Et il y a plusieurs raisons à cela : l'investissement, l'efficacité, etc. On ne sait tout simplement pas quelle technologie va gagner. Il existe des problèmes technologiques avec les qubits supraconducteurs, comme la durée de vie, mais ce n’est pas le seul problème. La précision de l'enregistrement et de la lecture est également très importante. Et puis, comment construire un système suffisamment grand et évolutif. C'est la question principale. De nombreux paramètres doivent être pris en compte. Imaginons que vous ayez construit un bon processeur. Votre ordinateur ne fonctionnera pas sur un seul processeur. Nous avons également besoin d'algorithmes de correction d'erreurs, de codes de correction, d'algorithmes pour résoudre les problèmes, du système d'exploitation lui-même, d'un langage de programmation, d'une interface pour l'industrie afin que vous puissiez télécharger le problème et obtenir une solution.
- Il peut être construit simultanément avec le processeur?
- Bien sûr, c'est fait. Par exemple, les gens écrivent des langages de programmation pour un ordinateur quantique abstrait. Ou des algorithmes quantiques pour factoriser des nombres, autre chose - ils sont généralement conçus pour un ordinateur quantique abstrait, dit universel. Quand les gens écrivent des logiciels, des programmes de haut niveau, ils ne pensent pas sur quel processeur cela va être fait, ils écrivent au niveau logique. De même, les algorithmes sont développés au niveau logique.
Les ordinateurs quantiques viendront même dans l'agriculture
- Pouvez-vous nous parler des capteurs quantiques?
— Un exemple de capteur quantique —ordinateur quantique supraconducteur Il utilise une telle chaîne dans un état supraconducteur comme qubits. Et le problème avec la durée de vie est que toute perturbation externe détruit cet état. Si la même conception est utilisée comme détecteur de champs externes qui la détruisent, les champs magnétiques peuvent alors être mesurés avec une grande précision. Les mesures les plus précises des champs magnétiques sont effectuées à l’aide de cette même technologie qubit, mais sous une forme différente. Vous pouvez utiliser des atomes individuels, par exemple des atomes d'azote placés dans un cristal de diamant. Ils sont situés si isolés qu’ils peuvent être utilisés pour mesurer les mêmes champs magnétiques, la même température ou la même gravité. Cela se produit déjà dans les laboratoires, mais il faut passer aux produits industriels. Il s’agira de capteurs très petits, économes en énergie et sensibles.
- À la fin du briefing, vous avez dit que le quantumla technologie viendra dans toutes les branches. Et pourquoi sont-ils dans toutes les industries? Vous avez établi une analogie avec les ordinateurs ordinaires, mais dans de nombreux secteurs, les ordinateurs ordinaires résolvent tous les problèmes.
-Oui, mais lorsque les ordinateurs conventionnels sont apparus, ils n’étaient pas nécessaires dans toutes les industries. Il y a 50 ans, tout le monde n’avait pas besoin d’un ordinateur, et les gens disaient : oui, je n’en ai pas besoin. Et aujourd’hui, il n’existe pas une seule industrie de ce type…
- Pensez-vous que la même chose va se passer avec le quantique?
- Quand tu as encore le pouvoir, la têtede nouveaux défis viennent. Ici aussi, par exemple, l'intelligence artificielle - le cas échéant, partout ou pas? Oui, presque partout. Tout comme il devient plus accessible, simple, intégrable et résout une classe de problèmes plus large, il sera utilisé partout. Un ordinateur quantique est comme une technologie sous-jacente qui fournit une solution à divers problèmes. À mesure que cette technologie se développera, elle touchera l’agriculture, le secteur industriel et le secteur bancaire.
- Vous avez dit à propos de l'année 2024. Mais si nous parlons de l'abordabilité des technologies pour les entreprises, même les plus grandes, alors quels termes pouvons-nous parler lorsque ces technologies peuvent être abordées par les entreprises?
— Il y a un problème ici : on ne sait pas exactement combien il fautil est temps de résoudre les problèmes technologiques liés à la mise à l’échelle d’un ordinateur quantique. Peut-être trois ans, peut-être plus. Parfois, lorsque vous arrivez à la phase de mise en œuvre, vous constatez un problème technique qui prendra plusieurs années à être résolu. Parfois, vous bougez normalement. Jusqu’à présent, il semble y avoir du mouvement, mais ce n’est pas évident. Par conséquent, sur un horizon de cinq ans, on s’attend à ce que des solutions rentables soient proposées.
À propos de l'accès - tout le monde n'aura pas besoin d'acheterordinateur quantique pour essayer des capacités informatiques quantiques. Déjà, pour tester la technologie, IBM donne un accès au cloud à son ordinateur. Et nous proposons ici, dans le cadre de la feuille de route, de créer une plateforme cloud. Pour que tout le monde puisse tester la technologie de pointe sans acheter d'ordinateur
- Ce sera donc un ordinateur construit, par exemple, au RCC, auquel d'autres organisations peuvent accéder?
- Pas nécessairement dans le RCC, ça peut être n'importe oùconstruit par Et l’idée principale est que cette plate-forme aura accès à différents ordinateurs. Parce qu'il existe maintenant des ordinateurs quantiques universels, des simulateurs, des algorithmes classiques inspirés par les technologies quantiques, il n'y a que des ordinateurs classiques. Et en fonction de la nature et de la complexité de la tâche, celle-ci est envoyée au système correspondant en cas d'erreur. Comme maintenant, nous avons un processeur, un co-processeur et un processeur graphique. Et sur la nature de la tâche, le système détermine où l’envoyer à résoudre. Donc, voici: en fonction de la tâche, la plate-forme doit comprendre où il est préférable d'essayer de la résoudre. Et ne pas travailler avec un seul ordinateur, mais avec plusieurs, et aussi avec des simulateurs.
"Lorsqu'un ordinateur quantique apparaît, il peut déchiffrer tous les systèmes de chiffrement." Sommes-nous prêts pour ce moment?
- Les communications quantiques protègent contre cela. En Russie, des solutions appropriées ont été développées, en particulier, par notre filiale Qrate, les installations de distribution à clé quantique. Si ce problème se pose demain, il ne sera pas résolu en un jour, car il faut du temps pour l'infrastructure. De plus, il existe encore de nouveaux types d'algorithmes - les algorithmes post-quantiques - qui n'ont pas encore été implémentés. Nous faisons des efforts pour répondre à l’apparence des ordinateurs quantiques complètement armés.
Communication quantique- des réseaux de communication qui protègent les données transmisesdonnées utilisant les lois fondamentales de la mécanique quantique. Il s’agit d’une mise en œuvre pratique de la cryptographie dite quantique. Ils constituent un élément important des systèmes d’informatique quantique et de cryptographie. Permet le transport d’informations entre des systèmes quantiques physiquement séparés. Dans l'informatique distribuée, les nœuds d'un réseau peuvent traiter les informations en agissant comme des portes quantiques. Un transfert de données sécurisé peut être réalisé à l’aide d’algorithmes de distribution de clés.
Cryptographie post-quantique- la part de cryptographie qui restepertinent avec l’avènement des ordinateurs quantiques et des attaques. Étant donné que les ordinateurs quantiques sont beaucoup plus rapides à calculer les algorithmes cryptographiques traditionnels que les architectures informatiques classiques, les systèmes cryptographiques modernes deviennent potentiellement vulnérables aux attaques. La plupart des cryptosystèmes traditionnels reposent sur des problèmes de factorisation d'entiers ou de logarithmes discrets, qui pourraient être facilement résolus sur des ordinateurs quantiques suffisamment grands utilisant l'algorithme de Shor.
- Vous dites que les technologies quantiques commenceront à être introduites dans l'entreprise dans cinq ans?
- Les ordinateurs vont apparaître à l'horizon de cinq ans,qui va commencer à résoudre les premiers problèmes rentables. C'est la tâche de la factorisation - une des plus difficiles, elle ne sera pas résolue à la première étape. Pour cela, par exemple, il faut plus de puissance que pour modéliser certains premiers matériaux. Les exigences pour les problèmes d'optimisation, peut-être moins que pour la factorisation. C'est-à-dire qu'il existe maintenant plusieurs dizaines d'algorithmes quantiques qui résolvent différents problèmes. L'algorithme de Shor, qui effectue une factorisation qui va bidouiller, est assez exigeant.