„Az elmúlt 25 évben óriási előrelépés történt a kvantumtechnológiák terén."
– A média sokat ír
— A kvantumtechnológiák nagyon vonzóakfigyelmet több okból is. Először is a kvantumfizikához kapcsolódnak, egy nagyon érdekes tudományos elmélethez, amely leírja azokat a legkisebb objektumokat, amelyekkel kölcsönhatásba léphetünk. Ez a tudomány segít a kvantumobjektumok állapotainak leírásában, valamint kezelésében. A kvantummechanikai megfontolások alapján levont következtetések gyakran ellentmondanak annak, amit megszoktunk – a „klasszikus” tapasztalatunknak.
Másodszor, az első eszközök most jelennek meg ésegyedi kvantumrendszerek vezérlésének elveire épülő eszközök, fejlesztésük pedig olyan problémák megoldását teszi lehetővé, amelyekkel a modern szuperszámítógépek nem tudnak megbirkózni. Más fontos feladatokat is meg tud oldani. Például információt továbbítani úgy, hogy a biztonságot alapvető fizikai törvények garantálják, valamint a környezeti paraméterek, hőmérséklet, elektromágneses terek paraméterei stb. mérésére a megengedett legnagyobb pontossággal.
A kvantumtechnológiákkal szembeni elvárások közötti szakadék ésfejlődésüknek van egy valós állapota, de ez nem kritikus. A szakértői közösség meglehetősen konzervatív, fokozatos haladásról és az egyszerűtől a bonyolult felé való átmenetről beszél. Ha megnézzük, mi történt az elmúlt 25 évben, ez óriási előrelépés. A kvantumszámítás területén a különféle típusú kvantumszámítási eszközök működési alapelveinek bemutatásától eljutottunk a klasszikus számítógépek számára hozzáférhetetlen számítási problémák megoldásáig.
Alekszej Fedorov
– Vannak-e olyan jelzői, amelyek arra utalnak, hogy ezen a területen a fejlődés figyelemre méltó? Most mindenki a qubitek számára koncentrál - ez objektív mutató?
— A qubitek száma külön paraméterként nemsegít felmérni a kvantumszámítástechnika fejlődésének állapotát. Ha érdekli bármilyen tudományos eredmény, és szeretné megérteni annak állapotát, Ami azt illeti, hogy ez vagy az eredmény figyelmet érdemel, van egy egyszerű és nagyon helyes recept – annak ellenőrzésére, hogy az eredményeket a tudományos közösség igazolta-e.
Például a Google a kvantum demonstrációja előttA kiválóság gondosan elkészített egy tudományos cikket. Sokáig dolgoztak rajta, szerintem körülbelül egy évig, hogy meggyőzzék a tudományos közösséget a következtetések helyességéről. A cikk kolosszális mennyiségű további anyaggal együtt jelent meg az egyik legelismertebb tudományos folyóiratban. Ezért a „túlfűtöttség” és a lehetőségek túlbecslésének problémái ellenére a technológiák értékelésekor jó lenne megnézni a vezető folyóiratokban e témában megjelent tudományos publikációk helyzetét.
Ha már a qubitek számáról beszélünk, a közösségmegpróbál kiválasztani egy érthető számot, hogy elmagyarázza az összes előrehaladást. Ezért 2, 10, 15, 5000 qubitről szóló publikációkat látunk – de mit jelent ez? Óvatos feltételezésem az, hogy a közeljövőben egyre gyakrabban nem a qubitek számáról fogunk hallani, hanem a rendszerek valós problémák megoldására való képességéről.
Van egy másik iránya a kvantumtechnológiának -kvantumkommunikáció vagy pontosabban kvantumkulcs-elosztás. Itt további kritériumok a kulcsgenerálás sebessége, a kvantummegoldások klasszikus infrastruktúrába való integrálásának képessége. Sokan józanabbul értékelik a fejlesztéseket, mint egy mérőszám vagy paraméter.
— Személyesen milyen technológiák érdekelték ezen a területen?
- Azzal kezdtem, hogy kvantummal foglalkoztamkommunikáció és posztkvantum kriptográfia. Ez a két terület az információvédelemmel kapcsolatos a kvantumszámítógép megjelenésének korszakában. Ha egy kvantumszámítógép elég erős – sok jó qubittel –, akkor képes lesz feltörni néhány mai kriptográfiai algoritmust. Olyan új generációs adatvédelmi eszközöket, algoritmusokat és eszközöket fejlesztünk, amelyek kvantumszámítógép segítségével leküzdhetők a fenyegetésekkel. Ezek a technológiák már elértek egy kiforrott fázist, és nem az RCC, hanem az egyes vállalatok fejlesztik őket.
Jelenleg a kvantumszámításra koncentrálok.A jövőbeni kvantumszámítógépek számára algoritmusok és szoftverek készítése területén dolgozunk. A teljes kvantumalgoritmus-közösség számára a fő kihívás annak megértése, hogy lehetséges-e számítási fölény a gyakorlati problémák megoldásában a kvantumszámítógépek jelenlegi vagy jövőbeli generációival.
Az adatbiztonság az egyetlen fenyegetés, amelyet a kvantumszámítógép jelent? Vagy más szempontok miatt kell aggódni?
— A fő veszély az ellátás irányában vaninformáció biztonság. De vannak más nehézségek is - egyes problémák megoldását nem tudjuk ellenőrizni kvantumszámítógépek segítségével, ezért nem tudjuk használni őket. De ez nem egyedi probléma – létezik a klasszikus szuperszámítástechnikában is. Végül is, ha egy szuperszámítógép egyetlen példányban megold valamilyen problémát, akkor hogyan ellenőrizhető ez a megoldás? A klasszikus számítástechnikában az emberek évtizedek óta gondolkodnak azon, hogyan lehet ezt megtenni, és hogyan lehet ezeket az eszközöket a kvantumszámításhoz adaptálni.
- A mesterséges intelligencia és a gépi tanulás terén gyakran beszélnek külső szabályozásról, hogy a technológia ne menjen ki az irányítás alól. Vannak ilyen beszélgetések a kvantumtechnológiában is, vagy még korai erről beszélni?
– A gépi tanulási tapasztalat hasznos leszkvantumszámítógépek – plusz vagy mínusz ugyanarról beszélünk. De hogyan kell használni? Úgy gondolom, hogy bíznunk kell az összetett technológiákban, még akkor is, ha nem értjük teljesen a működésüket. Lehetséges lesz ezekkel a megoldásokkal dolgozni, és megbizonyosodhatunk arról, hogy nem ártanak nekünk.
— Nem tart attól, hogy az ügyetlen szabályozás megállítja a fejlődést ezen a területen?
Technológiai pozitivista vagyok. Úgy gondolom, hogy a kockázatok ellenére minden technológiának főként előnyei vannak, ha ésszerűen kezelik.
"A vezető folyóiratok semlegesek maradnak – ahogy a modern tudománynak lennie kell"
— Nehéz kezelni a kvantumtechnológiákat Oroszországban? Ki most a fő vásárló, mit szeretne ennek eredményeként?
— Van egy tendencia, hogy az állam a főbefektető a kvantumtechnológiák fejlesztésébe. Ha a finanszírozást nézzük, annak nagy része kormányzati programokon, a kvantumtechnológiák fejlesztésének úgynevezett útitervén keresztül érkezik. Minden fejlett technológiai országban megtalálhatók - az USA-ban, az EU-országokban, Kanadában, Japánban, Nagy-Britanniában, Ausztráliában, Kínában.
Ezen kívül nagy összegű finanszírozás áll rendelkezésremagáncégektől és befektetőktől. A magánpénzek sokkal gyorsabban mozoghatnak, és könnyebb jelentést tesznek szükségessé. Egyes területeken pedig az induló vállalkozásoknál látjuk a legjobb teljesítményt, valahol a hagyományosan számítástechnikához kapcsolódó vállalatoknál. Az alaphangot a Google, az IBM, az Intel és partneregyetemei adják meg.
Oroszországban a tendencia a finanszírozás feléVannak államaink is, elfogadtunk egy ütemtervet a kvantumszámítástechnika fejlesztésére, ezen belül több kvantumprocesszor és felhőszoftver kiépítésén folynak a munkálatok. Ezek jelentős alapok, de minden relatív. Egy nap, egy előadás után, ahol a finanszírozásról beszéltem, egy biotechnológiával foglalkozó tudós megkeresett, és azon töprengett, hogy a világon miért költenek olyan kevés pénzt kvantumtechnológiákra.
— Hogyan fejlődnek a kvantumtechnológiák Oroszországban? Vannak startupok, akik ezt csinálják?
- Dinamikus.Történelmileg a kvantumtechnológiát a Szovjetunióban és Oroszországban találták fel. Ha megnézzük az első hullámú kvantumtechnológiákért odaítélt Nobel-díjat, akkor ezek az alacsony hőmérsékletű fizika területén végzett munkához kapcsolódnak, amely a modern kvantumszámítás alapja lett. Iskolánk és érdeklődésünk megmaradt, minden kedvez az ilyen irányú munkához. Párhuzamosan felmerült Richard Fein amerikai egyesült államokbeli és Jurij Mann szovjet matematikus kvantumszámítógép ötlete is.
Most egy kvantum kifejlesztését tervezikvas, processzorok különféle fizikai elveken. A gyakorlat azt mutatja, hogy lehet ebbe az irányba elmozdulni. Ez egy nagyon versengő terület, minden nap jönnek új ötletek, amelyekre reagálni kell. Optimista vagyok - valami újat kell kínálnod, és a saját irányodba kell lépned, nem pedig teljesen mások ötleteire alapozni a fejlesztéseidet, hogy egyszer utolérj valakit, és a jövőben megelőzd.
Vannak kvantum startupok.Korábban már beszéltem a QRate-ről és a QApp-ról, amelyek kvantum-, illetve poszt-kvantum kriptográfiával foglalkoznak. Jelenleg egy startup elindításán dolgozunk a kvantumszámítástechnika területén.
— A finanszírozás hiánya összefügg a kvantumszámítástechnika hosszú tervezési horizontjával?
— Igen, a magánbefektetőknek egyértelmű eredményekre ésmegfelelő időhorizont. Az állami beruházások lehetővé teszik számunkra, hogy egy kicsit stratégiaibb módon mozogjunk. De ahogy a technológia fejlődik és alkalmazkodik, ezek a beruházások növekedni fognak, és más formákat öltenek.
— Milyen hatással volt munkásságára a tudósok nemzetközi közösségétől való elszigeteltség?
– Volt egy nagyon viharos időszak, ami feltettemeglehetősen nehéz helyzetben lévő kollégák. De nyitottak voltunk és maradunk az interakcióra. A nehézségek, akadályok a másik oldalról jelentek meg – gyakran adminisztratív szabályok szabták meg őket. De mostanában pozitív tendenciát látok. Folytattuk azokat a közös cikkeket, munkákat, amiket a kollégákkal terveztünk. Remélem ez folytatódik.
Nehéz megjósolni, de elég hosszú időnk vanközös munkatervezés horizontja. Bár lehetséges a terv szerint mozogni, de vannak túlzások - néha a kutatók furcsa megjegyzéseket írnak arról, hogy meg kell erősíteni vagy cáfolni bizonyos politikai elképzelésekben való részvételt. De általában véve a vezető folyóiratok semlegesek maradnak – ahogy a modern tudománynak lennie kell. Például az utóbbi időben orosz tudósok továbbra is publikálnak az Amerikai Fizikai Társaság kiadványaiban. Minden meg van őrizve, minden működik.
„Egyesek azt mondják, hogy senkinek sincs szüksége kvantumtechnológiákra. Mások – hogy minden problémát meg tudnak oldani"
- Vannak olyan tévhitek, pontatlanságok, amelyeken leggyakrabban megakad a szemed?
- A legfontosabb a kvantumról alkotott vélemények polaritásatechnológiákat. Egyesek azt mondják, hogy senkinek nincs szüksége kvantumszámításra, hogy soha nem fog működni, és kvantumszámítógépeket nem lehet építeni. Az ilyen tudományos cikkek a mai napig megjelennek. És vannak hiperoptimista kollégák, akik mindenre kvantumszámítógépet próbálnak használni, és minden problémát megoldani.
Mindkét szélsőséges nézőpont késztet engemtanácstalanság, de van egy értelmes álláspont is. Még mindig van okunk azt hinni, hogy a kvantumszámítógép gyorsulást biztosít a problémák bizonyos osztályaiban. Én a kiegyensúlyozott megközelítést támogatom, a hipotézisek tesztelésére összpontosítok, és ha ezek egy része nem igazolódik be, akkor nincs semmi baj, ezek csak hipotézisek.
Az is vicces, hogy láthatóan a fizikusok a szívükön állnakrománc. Ezért néha nem a legsikeresebb elnevezéseket választják tudományos munkáknak vagy jelenségeknek. Például létezik kvantumteleportáció. Gyakran felmerül a kérdés: lehetséges-e kvantumteleportációs módszerekkel teleportálni egy embert? De meg kell értenünk, hogy a kvantumteleportáció nem a tömeg fizikai mozgása egyik pontból a másikba, hanem kvantumállapotok átvitele.
Sok kifejezés, amely megjelenik a tudományosközösségben, megfelelően el kell magyaráznia. Például a kvantum-pszeudotelepátia teljesen tudományos jelenség. Vagy mondjuk a kvantumhomeopátia is. Ha mindezt felkészületlen szemmel nézi, értetlenség támadhat. De ebben az esetben a kifejezések nagyon távoli kapcsolatban állnak a telepátia és a homeopátia kanonikus meghatározásával.
— A hétköznapi emberek meg tudják érinteni a kvantumszámítógépet?
— Igen, írj egy alapvető kvantumalgoritmust éshogy lássuk, lehetséges-e így felgyorsítani a probléma megoldását. Az ilyen algoritmusok szépsége az, hogy meglehetősen egyszerűek és gyönyörűek. Segítségükkel megérthető a kvantumszámítás működése, láthatjuk az összefonódás és a szuperpozíció szerepét a problémák megoldásában.
Vagy eljöhetsz egy kirándulásra az oroszbakvantumközpontba, hogy meglássuk, melyik szakaszban vannak ezek a technológiák, hogyan fejleszti őket egy egész tudóscsoport, mielőtt ténylegesen a gyakorlatban használt eszközökké válnának.
– Miért vagy techno-optimista? Milyen érvei vannak amellett, hogy a technológia nem árt nekünk?
- Ez nagyrészt annak köszönhető, hogy nincs mindenegyik tiszta oldala. A történelem azt mutatja, hogy ugyanazt a tudományos vívmányt vagy technológiát különböző módon lehet felhasználni. Például a nukleáris technológia egyszerre adott nekünk energiát és egy új típusú fegyvert.
De optimista vagyok, mert a pozitív szempontoktechnológiát továbbra is használni fogják az általános fejlődés elérése érdekében. Ez működik a kvantumszámítástechnikával is – az adatokat védeni képes eszközök és technológiák sokkal hamarabb megjelennek, mint egy kvantumszámítógép, amely bármit feltörhet. Az ilyen lépések segítenek semlegesíteni a negatív aspektusokat és maximalizálni az előnyöket – ez mind a gépi tanulással, mind a biotechnológiákkal működik. Ezért meg vagyok győződve arról, hogy a kvantumszámítógépeket pontosan a legnehezebb problémák megoldására fogjuk használni, amelyekkel az emberiség manapság szembesül.
Olvass tovább:
A régészek hivatalosan is megerősítették a Bibliából származó legendákat
Kiderült, mi történik a test sejtjeivel, ha a szív meghal
A Starlink jelet feltörték, hogy a GPS alternatívájaként használják