„Per pastaruosius 25 metus kvantinių technologijų srityje buvo padaryta didžiulė pažanga."
– Žiniasklaida daug rašo
— Kvantinės technologijos labai traukiadėmesio dėl kelių priežasčių. Pirma, jie susiję su kvantine fizika – labai įdomia moksline teorija, aprašančia mažiausius objektus, su kuriais galime bendrauti. Šis mokslas padeda apibūdinti kvantinių objektų būsenas, taip pat jas valdyti. Išvados, padarytos remiantis kvantinės mechanikos svarstymais, dažnai prieštarauja tam, prie ko esame įpratę – mūsų „klasikinei“ patirčiai.
Antra, dabar pasirodo pirmieji įrenginiai irįrenginių, sukurtų remiantis atskirų kvantinių sistemų valdymo principais, o jų kūrimas leidžia išspręsti problemas, su kuriomis šiuolaikiniai superkompiuteriai negali susidoroti. Galite išspręsti kitas svarbias užduotis. Pavyzdžiui, perduoti informaciją taip, kad saugumą garantuotų esminiai fiziniai dėsniai, taip pat maksimaliu leistinu tikslumu išmatuoti aplinkos parametrus, temperatūrą, elektromagnetinių laukų parametrus ir pan.
Atotrūkis tarp lūkesčių iš kvantinių technologijų iryra tikras jų vystymosi statusas, bet jis nėra kritinis. Ekspertų bendruomenė yra gana konservatyvi, ji kalba apie laipsnišką pažangą ir perėjimą nuo paprasto prie sudėtingo. Jei pažvelgsite į tai, kas įvyko per pastaruosius 25 metus, tai yra didžiulis šuolis į priekį. Kvantinio skaičiavimo srityje perėjome nuo pagrindinių įvairių tipų kvantinio skaičiavimo įrenginių veikimo principų demonstravimo iki klasikiniams kompiuteriams neprieinamų skaičiavimo problemų sprendimo.
Aleksejus Fiodorovas
– Ar turite kokių nors ženklų, kad plėtra šioje srityje verta dėmesio? Dabar visi sutelkia dėmesį į kubitų skaičių – ar tai objektyvus rodiklis?
— kubitų skaičius kaip atskiras parametras nėrapadeda įvertinti kvantinio skaičiavimo raidos būklę. Jei jus domina koks nors mokslo laimėjimas ir norite suprasti jo statusą, Kiek vienas ar kitas rezultatas vertas dėmesio, yra vienas paprastas ir labai teisingas receptas – patikrinti, ar rezultatai buvo patikrinti mokslo bendruomenės.
Pavyzdžiui, „Google“ prieš kvantų demonstravimąEkscelencija kruopščiai parengė mokslinį straipsnį. Jie dirbo prie to ilgą laiką, manau, apie metus, kad įtikintų mokslo bendruomenę išvadų teisingumu. Straipsnis buvo paskelbtas kartu su didžiuliu kiekiu papildomos medžiagos viename iš labiausiai gerbiamų mokslo žurnalų. Todėl, nepaisant „perkaitimo“ ir galimybių pervertinimo problemų, vertinant technologijas, būtų gerai pažvelgti į mokslinių publikacijų šia tema statusą pirmaujančiuose žurnaluose.
Kalbant apie kubitų skaičių, bendruomenėbando pasirinkti vieną suprantamą skaičių, kad paaiškintų visą jo eigą. Todėl matome publikacijas apie 2, 10, 15, 5000 kubitų – bet ką tai reiškia? Mano atsargi prielaida yra tokia, kad artimiausiu metu vis dažniau girdėsime ne apie kubitų skaičių, o apie sistemų gebėjimą spręsti tikras problemas.
Yra ir kita kvantinių technologijų kryptis –kvantinės komunikacijos arba, tiksliau, kvantinio rakto paskirstymas. Čia kiti kriterijai yra raktų generavimo greitis, galimybė integruoti kvantinius sprendimus į klasikinę infrastruktūrą. Daugelis jų pokyčius vertina blaiviau nei vienas rodiklis ar parametras.
— Kokios technologijos šioje srityje jus sudomino asmeniškai?
– Pradėjau nuo to, kad užsiėmiau kvantine veiklakomunikacijos ir postkvantinė kriptografija. Tai dvi kryptys, susijusios su informacijos apsauga kvantinio kompiuterio atsiradimo eroje. Jei kvantinis kompiuteris yra pakankamai galingas, turintis daug gerų kubitų, jis galės nulaužti kai kuriuos šiandieninius kriptografinius algoritmus. Kuriame naujos kartos duomenų apsaugos įrenginius, algoritmus ir įrankius, kuriuos galima įveikti naudojant kvantinį kompiuterį. Šios technologijos jau pasiekė brandos fazę ir jas kuria ne RCC, o atskiros įmonės.
Šiuo metu daugiausia dėmesio skiriu kvantinei kompiuterijai.Dirbame ateities kvantinių kompiuterių algoritmų ir programinės įrangos kūrimo srityje. Pagrindinis iššūkis visai kvantinių algoritmų bendruomenei yra suprasti, ar įmanoma pasiekti skaičiavimo pranašumą sprendžiant praktines problemas su dabartinės ar būsimos kartos kvantiniais kompiuteriais.
Ar duomenų saugumas yra vienintelė grėsmė, kurią kelia kvantiniai kompiuteriai? O gal yra kitų aspektų, dėl kurių reikėtų susirūpinti?
— Pagrindinė grėsmė yra teikimo kryptimiinformacijos saugumas. Tačiau yra ir kitų sunkumų – kai kurių problemų sprendimo kvantinių kompiuterių pagalba patikrinti negalime, todėl negalime jais naudotis. Tačiau tai nėra unikali problema – ji egzistuoja ir klasikiniuose superkompiuteriuose. Galų gale, jei superkompiuteris vienoje kopijoje išsprendžia kokią nors problemą, kaip patikrinti šį sprendimą? Klasikinėje kompiuterijoje žmonės dešimtmečius galvojo, kaip tai padaryti ir kaip šiuos įrankius galima pritaikyti kvantiniam skaičiavimui.
– Dirbtinio intelekto ir mašininio mokymosi srityje dažnai kalbama apie išorinį reguliavimą, kad technologijos neišeitų iš kontrolės. Ar tokių kalbų vyksta ir kvantinėse technologijose, ar dar anksti apie tai kalbėti?
– Mašininio mokymosi patirtis praverskvantiniai kompiuteriai – pliusas ar minusas kalbame apie tą patį. Bet kaip juo naudotis? Manau, kad turime pasitikėti sudėtingomis technologijomis, net jei visiškai nesuprantame, kaip jos veikia. Su šiais sprendimais bus galima dirbti ir galime įsitikinti, kad jie mums nepakenks.
— Ar nesijaudinate, kad gremėzdiškas reguliavimas sustabdys pažangą šioje srityje?
Esu technologijų pozityvistas. Manau, kad bet kokia technologija, nepaisant rizikos, turi daugiausia pranašumų, jei su ja elgiamasi protingai.
„Svarbiausi žurnalai išlieka neutralūs – toks turėtų būti šiuolaikinis mokslas“
— Ar sunku Rusijoje susidoroti su kvantinėmis technologijomis? Kas dabar yra pagrindinis klientas, ką jis dėl to nori gauti?
— Pastebima tendencija, kad valstybė yra pagrindinėinvestuotojas į kvantinių technologijų kūrimą. Jei pažvelgsime į finansavimą, didžioji jo dalis gaunama per vyriausybės programas, vadinamuosius kvantinių technologijų plėtros planus. Jų yra visose išsivysčiusiose technologinėse šalyse – JAV, ES šalyse, Kanadoje, Japonijoje, Didžiojoje Britanijoje, Australijoje, Kinijoje.
Be to, yra didelis finansavimasiš privačių įmonių ir investuotojų. Privatūs pinigai leidžia judėti daug greičiau ir reikalauja lengviau pateikti ataskaitas. O kai kuriose srityse geriausius rezultatus matome pradedančiose įmonėse, kai kur korporacijose, kurios tradiciškai siejamos su kompiuterija. Toną nustato Google, IBM, Intel ir jų partnerių universitetai.
Rusijoje tendencija finansuoti išTaip pat turime valstybių, priėmėme kvantinio skaičiavimo plėtros gaires, pagal kurias vyksta kelių kvantinių procesorių ir debesų programinės įrangos kūrimo darbai. Tai nemažos lėšos, bet viskas reliatyvu. Vieną dieną po paskaitos, kurioje kalbėjau apie finansavimą, į mane kreipėsi biotechnologijų srityje dirbantis mokslininkas ir susimąstė, kodėl pasaulyje tiek mažai pinigų išleidžiama kvantinėms technologijoms.
— Kaip kvantinės technologijos vystosi Rusijoje? Ar yra startuolių, kurie tai daro?
- Dinamiškas.Istoriškai daug kvantinių technologijų buvo išrasta SSRS ir Rusijoje. Pažvelgus į Nobelio premijas, kurios buvo skirtos už pirmosios bangos kvantines technologijas, jos siejamos su darbu žemos temperatūros fizikos srityje, kuri tapo šiuolaikinės kvantinės kompiuterijos pagrindu. Mūsų mokykla ir susidomėjimas išsaugotas, viskas palanku dirbti šia kryptimi. Lygiagrečiai kilo net Richardo Feino JAV ir sovietų matematiko Jurijaus Manno idėja apie kvantinį kompiuterį.
Dabar planuojama sukurti kvantągeležis, procesoriai įvairiais fiziniais principais. Praktika rodo, kad šia kryptimi judėti galima. Tai labai konkurencinga sritis, kiekvieną dieną atsiranda naujų idėjų, į kurias reikia reaguoti. Esu nusiteikęs optimistiškai – reikia pasiūlyti kažką naujo ir judėti savo linkme, o ne visiškai grįsti savo raidos kitų idėjomis, kad kada nors ką nors pasivytum, o ateityje aplenktum.
Yra kvantinių startuolių.Aš jau kalbėjau apie QRate ir QApp, kurie atitinkamai susiję su kvantine ir postkvantine kriptografija. Šiuo metu stengiamės pradėti kvantinio skaičiavimo srities startuolį.
— Ar finansavimo trūkumas susijęs su ilgu kvantinės kompiuterijos planavimo horizontu?
— Taip, privatiems investuotojams reikia aiškių rezultatų irtinkamus laiko horizontus. Valstybės investicijos leidžia judėti šiek tiek strategiškiau. Tačiau technologijoms tobulėjant ir prisitaikant, šios investicijos didės ir įgaus kitokias formas.
— Kaip izoliacija nuo tarptautinės mokslininkų bendruomenės paveikė jūsų darbą?
– Buvo labai neramus laikotarpis, dėl kuriogana sunkioje padėtyje atsidūrę kolegos. Bet mes buvome ir liekame atviri bendravimui. Sunkumai ir kliūtys atsirado iš kitos pusės – dažnai jas primesdavo administracinės taisyklės. Tačiau pastaruoju metu matau teigiamą tendenciją. Tęsėme tuos bendrus straipsnius ir darbus, kuriuos planavome su kolegomis. Tikiuosi, kad tai tęsis.
Sunku nuspėti, bet mes turime gana ilgąbendro darbo planavimo horizontas. Nors ir galima judėti pagal planą, tačiau pasitaiko ekscesų – kartais tyrinėtojai rašo keistus komentarus apie būtinybę patvirtinti ar paneigti dalyvavimą tam tikrose politinėse idėjose. Tačiau apskritai pirmaujantys žurnalai išlieka neutralūs – toks, koks turi būti šiuolaikinis mokslas. Pavyzdžiui, pastaruoju metu Rusijos mokslininkai ir toliau publikuojasi Amerikos fizikos draugijos leidiniuose. Viskas išsaugota, viskas veikia.
„Kai kas sako, kad kvantinių technologijų niekam nereikia. Kiti - kad jie gali išspręsti bet kokią problemą"
– Ar yra kokių nors klaidingų nuomonių ar netikslumų, kurie dažniausiai krenta į akis?
– Pagrindinis – nuomonių apie kvantą poliškumastechnologijas. Kai kas sako, kad kvantinis kompiuteris niekam nereikalingas, jis niekada neveiks ir kvantinių kompiuterių negalima sukurti. Tokie moksliniai straipsniai publikuojami iki šiol. Ir yra hiperoptimistiškų kolegų, kurie bando viskam panaudoti kvantinį kompiuterį ir išspręsti bet kokias problemas.
Mane verčia abu kraštutiniai požiūriaisuglumimas, bet yra ir protinga pozicija. Vis dar turime pagrindo manyti, kad kvantinis kompiuteris pagreitins kai kurias problemas. Esu už subalansuotą požiūrį, orientuotą į hipotezių tikrinimą, o jei kai kurios iš jų nepasitvirtina, tai nieko blogo, tai tik hipotezės.
Taip pat juokinga, kad fizikai, matyt, yra prie širdiesromantika. Todėl mokslo darbams ar reiškiniams kartais parenka ne pačius sėkmingiausius pavadinimus. Pavyzdžiui, yra kvantinė teleportacija. Dažnai kyla klausimas: ar įmanoma teleportuoti žmogų naudojant kvantinės teleportacijos metodus? Tačiau turime suprasti, kad kvantinė teleportacija yra ne fizinis masės judėjimas iš vieno taško į kitą, o kvantinių būsenų perkėlimas.
Daug terminų, vartojamų mokslinėjebendruomenei, turite tinkamai paaiškinti. Pavyzdžiui, kvantinė pseudotelepatija yra visiškai mokslinis reiškinys. Arba, tarkime, ir kvantinė homeopatija. Jei į visa tai žiūrėsite nepasiruošusiomis akimis, gali kilti sumišimas. Tačiau šiuo atveju terminai yra labai toli susiję su kanoniniu telepatijos ir homeopatijos apibrėžimu.
– Ar gali paprasti žmonės liesti kvantinius kompiuterius?
— Taip, parašyk pagrindinį kvantinį algoritmą irpamatyti, kad tokiu būdu galima paspartinti problemos sprendimą. Tokių algoritmų grožis yra tas, kad jie yra gana paprasti ir gražūs. Jie gali būti naudojami norint suprasti, kaip veikia kvantinis kompiuteris, pamatyti susipainiojimo ir superpozicijos vaidmenį sprendžiant problemas.
Arba galite atvykti į ekskursiją į rusų kalbąkvantinį centrą, kad pamatytume, kokioje stadijoje yra šios technologijos, kaip jas kuria visa mokslininkų komanda, kol jos tampa įrenginiais, kurie iš tikrųjų naudojami praktiškai.
– Kodėl esate technooptimistas? Kokius argumentus tu turi, kad technologijos mums nepakenks?
– Taip yra daugiausia dėl to, kad visko nėraviena aiški pusė. Istorija rodo, kad tas pats mokslo pasiekimas ar technologija gali būti panaudota įvairiai. Pavyzdžiui, branduolinės technologijos mums suteikė ir energijos, ir naujo tipo ginklų.
Bet aš esu optimistas dėl teigiamų aspektųtechnologija vis tiek bus naudojama bendrai pažangai pasiekti. Tai taip pat veikia su kvantiniu skaičiavimu – įrenginiai ir technologijos, galintys apsaugoti duomenis, pasirodys daug greičiau nei kvantinis kompiuteris, galintis bet ką nulaužti. Tokie žingsniai padės neutralizuoti neigiamus aspektus ir maksimaliai padidinti naudą – tai veiks ir su mašininiu mokymusi, ir su biotechnologijomis. Todėl esu įsitikinęs, kad kvantinius kompiuterius panaudosime būtent sudėtingiausioms žmonijos šiandienos problemoms spręsti.
Skaityti daugiau:
Archeologai oficialiai patvirtino Biblijos legendas
Paaiškėjo, kas nutinka kūno ląstelėms, kai miršta širdis
„Starlink“ signalas buvo nulaužtas, kad būtų naudojamas kaip GPS alternatyva