"במהלך 25 השנים האחרונות חלה התקדמות אדירה בטכנולוגיות קוונטיות."
- התקשורת כותבת הרבה
- טכנולוגיות קוונטיות מושכות נהדרתשומת לב מכמה סיבות. ראשית, הם קשורים לפיזיקת הקוונטים, תיאוריה מדעית מעניינת מאוד שמתארת את העצמים הקטנים ביותר איתם אנו יכולים לקיים אינטראקציה. מדע זה עוזר לתאר את המצבים של עצמים קוונטיים, כמו גם לנהל אותם. המסקנות המופקות משיקולים מכאניים קוונטים סותרות פעמים רבות את מה שאנו רגילים אליו – החוויה ה"קלאסית" שלנו.
שנית, המכשירים הראשונים מופיעים כעת ומכשירים הבנויים על עקרונות השליטה במערכות קוונטיות בודדות, ופיתוחם מאפשר לפתור בעיות שמחשבי-על מודרניים לא יכולים להתמודד איתן. אתה יכול לפתור משימות חשובות אחרות. למשל, להעביר מידע באופן שהבטיחות מובטחת על ידי חוקים פיזיקליים בסיסיים, כמו גם למדוד פרמטרים סביבתיים, טמפרטורה, פרמטרים של שדות אלקטרומגנטיים וכן הלאה בדיוק המרבי המותר.
הפער בין הציפיות מטכנולוגיות קוונטיות ויש מצב אמיתי של התפתחותם, אבל הוא לא קריטי. קהילת המומחים היא די שמרנית, היא מדברת על התקדמות הדרגתית ועל המעבר מפשוט למורכב. אם מסתכלים על מה שקרה ב-25 השנים האחרונות, מדובר בקפיצת מדרגה עצומה. בתחום המחשוב הקוונטי, עברנו מהדגמת עקרונות הפעולה הבסיסיים של סוגים שונים של התקני מחשוב קוונטי לפתרון בעיות חישוב שאינן נגישות למחשבים קלאסיים.
אלכסיי פדורוב
- האם יש לך סימנים לכך שהפיתוח בתחום הזה ראוי לתשומת לב? עכשיו כולם מתמקדים במספר הקיוביטים - האם זה אינדיקטור אובייקטיבי?
- מספר הקיוביטים כפרמטר נפרד אינועוזר להעריך את מצב פיתוח המחשוב הקוונטי. אם אתה מעוניין בהישג מדעי כלשהו וברצונך להבין את מעמדו, ככל שתוצאה כזו או אחרת ראויה לתשומת לב, יש מתכון אחד פשוט ונכון מאוד - לבדוק שהתוצאות אומתו על ידי הקהילה המדעית.
למשל, גוגל לפני הדגמת הקוונטיםמצוינות הכינה בקפידה מאמר מדעי. הם עבדו על זה הרבה זמן, אני חושב בערך שנה, כדי לשכנע את הקהילה המדעית בנכונות המסקנות. המאמר פורסם יחד עם כמות עצומה של חומרים נוספים באחד מכתבי העת המדעיים הנחשבים ביותר. לכן, למרות הבעיות של "התחממות יתר" והערכת יתר של הזדמנויות, בעת הערכת טכנולוגיות, יהיה טוב להסתכל על מצב הפרסומים המדעיים בנושא זה בכתבי עת מובילים.
אם כבר מדברים על מספר הקיוביטים, הקהילהמנסה לבחור מספר מובן אחד שיסביר את כל ההתקדמות דרכו. לכן, אנו רואים פרסומים על 2, 10, 15, 5,000 קיוביטים - אבל מה זה אומר? ההנחה הזהירה שלי היא שבעתיד הקרוב לא נשמע יותר ויותר על מספר הקיוביטים, אלא על יכולתן של מערכות לפתור בעיות אמיתיות.
יש כיוון נוסף של טכנולוגיות קוונטיות -תקשורת קוונטית או, ליתר דיוק, חלוקת מפתח קוונטי. כאן קריטריונים נוספים הם מהירות יצירת המפתחות, היכולת לשלב פתרונות קוונטיים בתשתית קלאסית. רבים מהם מעריכים התפתחויות בצורה מפוכחת יותר ממדד או פרמטר אחד.
— אילו טכנולוגיות בתחום זה עניינו אותך באופן אישי?
- התחלתי מזה שעסקתי בקוונטיםתקשורת והצפנה פוסט-קוונטית. אלו שני תחומים הקשורים להגנה על מידע בעידן הופעתו של מחשב קוונטי. אם מחשב קוונטי חזק מספיק - עם הרבה קיוביטים טובים - הוא יוכל לפצח חלק מהאלגוריתמים ההצפנה של היום. פיתחנו דור חדש של התקני הגנת נתונים, אלגוריתמים וכלים שניתן להתמודד איתם באמצעות איומים באמצעות מחשב קוונטי. טכנולוגיות אלו כבר הגיעו לשלב בוגר והן מפותחות לא על ידי ה-RCC, אלא על ידי חברות בודדות.
ההתמקדות הנוכחית שלי היא במחשוב קוונטי.אנו עוסקים בתחום יצירת אלגוריתמים ותוכנות למחשבים קוונטיים עתידיים. האתגר העיקרי של קהילת האלגוריתמים הקוונטיים כולה הוא להבין האם ניתן להשיג עליונות חישובית בפתרון בעיות מעשיות עם הדורות הנוכחיים או העתידיים של מחשבים קוונטיים.
האם אבטחת מידע היא האיום היחיד שמחשבים קוונטיים מהווים? או שיש היבטים אחרים שצריך לדאוג לגביהם?
- האיום העיקרי הוא בכיוון לספקאבטחת מידע. אבל יש קשיים נוספים - אנחנו לא יכולים לאמת את הפתרון של כמה בעיות בעזרת מחשבים קוונטיים, ולכן אנחנו לא יכולים להשתמש בהם. אבל זו לא בעיה ייחודית – היא קיימת גם בסופר מחשוב קלאסי. אחרי הכל, אם מחשב על בעותק בודד פותר בעיה כלשהי, אז איך לאמת את הפתרון הזה? בתחום המחשוב הקלאסי, אנשים חושבים כבר עשרות שנים כיצד לעשות זאת וכיצד ניתן להתאים את הכלים הללו למחשוב קוונטי.
- בתחום הבינה המלאכותית ולמידת מכונה מרבים לדבר על רגולציה חיצונית כדי שהטכנולוגיה לא תצא משליטה. האם יש דיבורים כאלה גם בטכנולוגיות קוונטיות, או שמוקדם מדי לדבר על זה?
- חוויית למידת מכונה תהיה שימושית עבורמחשבים קוונטיים - פלוס מינוס אנחנו מדברים על אותו דבר. אבל איך להשתמש בו? אני חושב שאנחנו צריכים לסמוך על טכנולוגיות מורכבות, גם אם אנחנו לא מבינים עד הסוף איך הן פועלות. ניתן יהיה לעבוד עם הפתרונות הללו ונוכל לוודא שהם לא יפגעו בנו.
— אתה לא חושש שרגולציה מגושמת תעצור את ההתקדמות בתחום הזה?
אני פוזיטיביסט טכנולוגי. אני מאמין שלכל טכנולוגיה, למרות הסיכונים, יש בעיקר יתרונות אם מתייחסים אליה בצורה הגיונית.
"כתבי עת מובילים נשארים ניטרליים - כמו שהמדע המודרני צריך להיות"
— האם קשה להתמודד עם טכנולוגיות קוונטיות ברוסיה? מי הלקוח העיקרי עכשיו, מה הוא רוצה לקבל כתוצאה מכך?
— יש מגמה שהמדינה היא העיקריתמשקיע בפיתוח טכנולוגיות קוונטיות. אם מסתכלים על מימון, עיקרו מגיע דרך תוכניות ממשלתיות, מה שנקרא מפות הדרכים לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות. הם נמצאים בכל המדינות הטכנולוגיות המפותחות - ארה"ב, מדינות האיחוד האירופי, קנדה, יפן, בריטניה, אוסטרליה, סין.
בנוסף, יש כמות גדולה של מימוןמחברות פרטיות ומשקיעים. כסף פרטי מאפשר לנוע הרבה יותר מהר ודורש דיווח קל יותר. ובתחומים מסוימים, אנו רואים את הביצועים הטובים ביותר בסטארט-אפים, אי שם בתאגידים הקשורים באופן מסורתי למחשוב. הטון נקבע על ידי גוגל, יבמ, אינטל והאוניברסיטאות השותפות שלהן.
ברוסיה, המגמה למימון מיש לנו גם מדינות, אימצנו מפת דרכים לפיתוח מחשוב קוונטי, במסגרתה מתבצעת עבודה לבניית מספר מעבדים קוונטיים ותוכנות ענן. מדובר בכספים משמעותיים, אבל הכל יחסי. יום אחד, אחרי הרצאה שבה דיברתי על מימון, פנה אלי מדען שעוסק בביוטכנולוגיה ותהה מדוע כל כך מעט כסף בעולם מושקע בטכנולוגיות קוונטיות.
- כיצד מתפתחות טכנולוגיות קוונטיות ברוסיה? האם יש סטארטאפים שעושים את זה?
- דינמי.מבחינה היסטורית, הרבה עבור טכנולוגיות קוונטיות הומצא בברית המועצות וברוסיה. אם מסתכלים על פרסי נובל שהוענקו עבור טכנולוגיות קוונטיות של גל ראשון, הם קשורים לעבודה בתחום הפיזיקה של טמפרטורות נמוכות, שהפכה לבסיס של מחשוב קוונטי מודרני. בית הספר והעניין שלנו נשמרו, הכל תורם לעבודה בכיוון הזה. אפילו הרעיון של מחשב קוונטי מאת ריצ'רד פיין בארה"ב ויורי מאן, מתמטיקאי סובייטי, עלה במקביל.
כעת התוכניות הן לפתח קוונטיםברזל, מעבדים על עקרונות פיזיים שונים. התרגול מראה שאפשר להתקדם בכיוון הזה. זה תחום מאוד תחרותי, כל יום יש רעיונות חדשים שצריך לתת להם מענה. אני אופטימי - אתה צריך להציע משהו חדש ולהתקדם לכיוון שלך, ולא לבסס לחלוטין את ההתפתחויות שלך על רעיונות של אחרים כדי להדביק מישהו מתישהו, ובעתיד לעקוף.
יש סטארטאפים קוונטיים.כבר דיברתי על QRate ו-QApp, שעוסקות בהצפנה קוונטית ופוסט-קוונטית, בהתאמה. אנו עובדים כעת על השקת סטארטאפ בתחום המחשוב הקוונטי.
— האם המחסור במימון קשור לאופק התכנון הארוך במחשוב קוונטי?
- כן, משקיעים פרטיים צריכים תוצאות ברורות ואופקי זמן נאותים. ההשקעה הציבורית מאפשרת לנו לנוע קצת יותר אסטרטגית. אבל ככל שהטכנולוגיה תתפתח ותסתגל, ההשקעות הללו יגדלו וילבשו צורות אחרות.
- כיצד הבידוד מהקהילה הבינלאומית של מדענים השפיע על עבודתך?
- הייתה תקופה מאוד סוערת, מה שאמרעמיתים במצב די קשה. אבל היינו ונשארנו פתוחים לאינטראקציה. מהצד השני הופיעו קשיים ומכשולים - לעתים קרובות הם הוטלו על ידי כללים מנהליים. אבל לאחרונה אני רואה מגמה חיובית. המשכנו את המאמרים והעבודות המשותפות שתכננו עם עמיתים. אני מקווה שזה ימשיך.
קשה לחזות, אבל יש לנו זמן די ארוךאופק של תכנון עבודה משותף. אמנם אפשר לעבור לפי התוכנית, אבל יש עודפים - לפעמים חוקרים כותבים הערות מוזרות על הצורך לאשר או להכחיש מעורבות ברעיונות פוליטיים מסוימים. אבל באופן כללי, כתבי העת המובילים נשארים ניטרליים - כמו שהמדע המודרני צריך להיות. לדוגמה, לאחרונה המשיכו מדענים רוסים לפרסם בפרסומים של האגודה האמריקנית לפיזיקה. הכל נשמר, הכל עובד.
"יש אומרים שאף אחד לא צריך טכנולוגיות קוונטיות. אחרים - שהם יכולים לפתור כל בעיה"
- האם יש תפיסות מוטעות או אי דיוקים שלרוב אתה תופס את עיניך?
- העיקרית שבהן היא הקוטביות של הדעות על הקוונטיםטכנולוגיות. יש אומרים שאף אחד לא צריך מחשוב קוונטי, שהוא לעולם לא יעבוד, ושלא ניתן לבנות מחשבים קוונטיים. מאמרים מדעיים כאלה ממשיכים להתפרסם עד היום. ויש עמיתים היפר-אופטימיים שמנסים להשתמש במחשב קוונטי לכל דבר ולפתור כל בעיה.
שתי נקודות המבט הקיצוניות עושות אותיתמיהה, אבל יש גם עמדה הגיונית. עדיין יש לנו סיבה להאמין שמחשב קוונטי יספק האצה בסוג מסוים של בעיות. אני בעד גישה מאוזנת, ממוקדת בבדיקת השערות, ואם חלק מהן לא אוששו, אין בזה שום פסול, אלו רק השערות.
זה גם מצחיק שהפיזיקאים כנראה בלברומנטיקה. לכן, לפעמים הם בוחרים לא את השמות המוצלחים ביותר עבור יצירות או תופעות מדעיות. למשל, יש טלפורטציה קוונטית. לעתים קרובות עולה השאלה: האם ניתן לבצע טלפורטציה של אדם באמצעות שיטות טלפורטציה קוונטית? אבל עלינו להבין שטלפורטציה קוונטית אינה תנועה פיזית של מסה מנקודה אחת לאחרת, אלא העברה של מצבים קוונטיים.
מונחים רבים המופיעים במדעיקהילה, אתה צריך להסביר כמו שצריך. לדוגמה, פסאודו-טלפתיה קוונטית היא תופעה מדעית לחלוטין. או, נגיד, גם הומאופתיה קוונטית. אם תסתכל על כל זה בעין לא מוכנה, עלולה להתעורר תמיהה. אבל במקרה זה, המונחים קשורים רחוק מאוד להגדרה הקנונית של טלפתיה והומאופתיה.
- האם אנשים רגילים יכולים לגעת במחשבים קוונטיים?
- כן, כתוב אלגוריתם קוונטי בסיסי ולראות שאפשר לזרז את פתרון הבעיה בדרך זו. היופי באלגוריתמים כאלה הוא שהם די פשוטים ויפים. ניתן להשתמש בהם כדי להבין כיצד עובד מחשוב קוונטי, כדי לראות את התפקיד של הסתבכות וסופרפוזיציה בפתרון בעיות.
או שאתה יכול לבוא לטיול לרוסיתמרכז קוונטי, לראות באיזה שלב נמצאות הטכנולוגיות הללו, כיצד הן מפותחות על ידי צוות שלם של מדענים לפני שהן הופכות למכשירים המשמשים בפועל בפועל.
- למה אתה טכנו-אופטימיסט? איזה טיעונים יש לך שהטכנולוגיה לא תזיק לנו?
- זה נובע במידה רבה מהעובדה שאין להכלצד אחד ברור. ההיסטוריה מלמדת שניתן להשתמש באותם הישגים מדעיים או טכנולוגיה בדרכים שונות. לדוגמה, הטכנולוגיה הגרעינית העניקה לנו גם אנרגיה וגם סוג חדש של נשק.
אבל אני אופטימי בגלל ההיבטים החיובייםהטכנולוגיה עדיין תשמש להשגת התקדמות כוללת. זה עובד גם עם מחשוב קוונטי - מכשירים וטכנולוגיות שיכולים להגן על נתונים יופיעו הרבה יותר מוקדם ממחשב קוונטי שיכול לפרוץ כל דבר. צעדים כאלה יעזרו לנטרל את ההיבטים השליליים ולמקסם את היתרונות - זה יעבוד גם עם למידת מכונה וגם עם ביוטכנולוגיות. לכן, אני משוכנע שנשתמש במחשבים קוונטיים בדיוק כדי לפתור את הבעיות הקשות ביותר איתם מתמודדת האנושות כיום.
קרא עוד:
ארכיאולוגים אישרו רשמית את האגדות מהתנ"ך
התברר מה קורה לתאי הגוף כשהלב מת
אות Starlink נפרץ כדי לשמש כחלופה ל-GPS