Ruslan Yunusov— Rusijos kvantinio centro generalinis direktorius. Su pagyrimu baigė fizikos studijas
RCCyra mokslinių tyrimų organizacija, kuriatlieka fundamentinius ir taikomuosius tyrimus kvantinės fizikos srityje, užsiima naujų technologijų ir įrenginių, pagrįstų kvantinių efektų panaudojimu, kūrimu ir komercializavimu. Specialistai kuria itin jautrius jutiklius, optines mikroertmes, kvantinių kompiuterių elementus (kubitus), taip pat kvantinės kriptografijos sistemas ir kt. 2016 m. Centras pirmasis Rusijoje pradėjo absoliučiai saugų ryšį komercinėmis linijomis, o 2017 m. gegužę paleido pirmąjį šalyje kelių mazgų kvantinį tinklą ir pirmąją pasaulyje kvantinę blokų grandinę.
Kvantinis procesorius, Rusijos plėtra ir kaminai
- Ką sudaro kvantinių technologijų plėtros planas?
— Planas apima tris pagrindiniusantrinės technologijos: kvantinis kompiuteris, t. y. kvantinis kompiuteris, kvantiniai ryšiai ir kvantiniai jutikliai. Kalbant iš brandos taško, kvantinės komunikacijos šiandien yra konkurencingiausios, palyginti su sprendimais pasaulyje. Per pastaruosius trejus metus mums pavyko labai sumažinti atotrūkį nuo lyderių ir dabar juos vejamės. Tikslas iki 2024 m. – sukurti pasaulinio lygio sprendimą ir patekti į pasaulio rinkas bei ten parduoti įrenginį. Mūsų tikslas, apie kurį kalbame, yra 8% pasaulinės rinkos.
- RCC plėtoja visas tris minėtas sritis?
- Iš dalies.Turime savo komandą kvantinėms komunikacijoms, tačiau Rusijoje yra dar dvi tyrimų grupės. Kvantinio skaičiavimo srityje plėtojame kai kurias šio didelio lauko dalis, bet ne visas. Jei kalbame apie kvantinį skaičiavimą, daugelis žmonių ne visai teisingai supranta problemos formuluotę. Norint išspręsti kvantinio kompiuterio problemą, neužtenka vien turėti kvantinį procesorių. Reikia mokėti ją valdyti, o tada jau reikia turėti operacinę sistemą, algoritmus – išspręsti visą steką.
- Kokios yra užduotys dabar, jei kalbame apie kompiuterį, kad padidintume qubit gyvenimo laiką? Jei atsižvelgsime į IBM kompiuterio pavyzdį.
- Žiūrėk, ką tu dabar sakaipirmojo lygio klausimas, aparatinė įranga. Kaip sukurti patį procesorių, kad jis tinkamai veiktų. Ir yra keletas skirtingų technologinių pagrindų, ant kurių jis gali būti pastatytas – superlaidumas, arba šaltieji atomai ir šaltieji jonai. Kuris iš jų laimės po penkerių metų, neaišku.
- Ar visa tai bus vienas sprendimas, ar ne visos technologijos bus rinkoje vienu metu?
– Greičiausiai anksčiau ar vėliau kažkas išeisvienas. Kodėl? Pavyzdžiui, visi klasikiniai procesoriai yra sukurti pagal tą pačią technologiją. Nors teoriškai buvo galima pagaminti kitokių. Ir tam yra keletas priežasčių – investicijos, efektyvumas ir pan. Tik dabar neaišku, kuri technologija laimės. Yra technologinių problemų, susijusių su superlaidžiais kubitais, pvz., visą gyvenimą, tačiau tai nėra vienintelė problema. Taip pat labai svarbus įrašymo ir skaitymo tikslumas. Ir tada – kaip sukurti pakankamai didelę keičiamo dydžio sistemą. Tai yra pagrindinis klausimas. Yra daug parametrų, į kuriuos reikia atsižvelgti. Įsivaizduokime, kad sukūrėte gerą procesorių. Jūsų kompiuteris neveiks su vienu procesoriumi. Taip pat reikia klaidų taisymo algoritmų, taisymo kodų, reikia problemų sprendimo algoritmų, pačios operacinės sistemos, programavimo kalbos, sąsajos pramonei, kad galėtumėte atsisiųsti problemą ir gauti sprendimą.
- Jis gali būti pastatytas vienu metu su procesoriumi?
- Žinoma, tai daroma. Pavyzdžiui, žmonės rašo programavimo kalbas abstrakčiai kvantiniam kompiuteriui. Arba kvantiniai algoritmai, skirti skaičiavimo faktoriams, kažką kita - jie paprastai sudaromi abstrakčiai kvantiniam kompiuteriui, vadinamajam universaliam. Kai žmonės rašo programinę įrangą, aukšto lygio programos, jie nemano, kuris procesorius bus atliktas, jie rašo logikos lygmeniu. Panašiai algoritmai yra sukurti loginiu lygmeniu.
Kvantiniai kompiuteriai ateis net ir žemės ūkyje
- Ar galite papasakoti apie kvantinius jutiklius?
- Vienas kvantinio jutiklio pavyzdys -superlaidus kvantinis kompiuteris Jis naudoja tokią grandinę superlaidžioje būsenoje kaip kubitus. Ir viso gyvenimo problema yra ta, kad bet kokie išoriniai sutrikimai sunaikina šią būseną. Jei ta pati konstrukcija naudojama kaip išorinių laukų, kurie jį naikina, detektorius, magnetinius laukus galima išmatuoti labai tiksliai. Tiksliausi magnetinių laukų matavimai atliekami naudojant tą pačią kubitų technologiją, tik kitokia forma. Galite naudoti atskirus atomus – pavyzdžiui, azoto atomus, patalpintus deimantiniame kristale. Jie yra taip izoliuoti, kad juos būtų galima naudoti tiems patiems magnetiniams laukams, temperatūrai ar gravitacijai matuoti. Tai jau vyksta laboratorijose, bet reikia pereiti prie pramoninių gaminių. Tai bus labai maži, energiją taupantys ir jautrūs jutikliai.
- Pasibaigus informavimui, jūs sakėte, kad kvantastechnologija ateis visuose filialuose. Ir kodėl jie yra visose pramonės šakose? Jūs sudarėte analogiją su įprastais kompiuteriais, tačiau daugelyje pramonės šakų paprastieji kompiuteriai išsprendžia visas problemas.
-Taip, bet kai atsirado įprasti kompiuteriai, jų prireikė ne visose pramonės šakose. Prieš 50 metų ne visiems reikėjo kompiuterio, o žmonės sakė: taip, man jo nereikia. Ir šiandien nėra nei vienos tokios pramonės...
- Ar manote, kad tas pats bus su kvantiniu?
- Kai vis dar turite galią, galvąateina nauji iššūkiai. Čia taip pat, pavyzdžiui, dirbtinis intelektas - jei reikia, visur ar ne? Taip, beveik visur. Jis taps visur prieinamas, paprastesnis, integruotesnis ir išsamesnis problemų sprendimas. Kvantinis kompiuteris yra kaip pagrindinė technologija, kuri suteikia galimybę išspręsti įvairias problemas. Kadangi ši technologija vystosi, ji bus skirta žemės ūkiui, pramonės sektoriui ir bankų sektoriui.
- Jūs pasakėte apie 2024 metus. Bet jei kalbame apie technologijų prieinamumą verslui, net ir didelėms, tada kokiomis sąlygomis galime kalbėti apie tai, kada tokias technologijas gali suteikti įmonės?
— Čia yra viena problema: neaišku, kiek reikialaikas išspręsti technologines kvantinio kompiuterio mastelio keitimo problemas. Gal trejus metus, o gal daugiau. Kartais jūs pateksite į įgyvendinimo etapą ir pamatysite techninę problemą, kuriai išspręsti prireiks kelerių metų. Kartais judi normaliai. Kol kas atrodo, kad judėjimas yra, bet tai nėra akivaizdu. Todėl per penkerius metus tikimasi, kad bus pasiūlyti ekonomiškai efektyvūs sprendimai.
Apie prieigą - ne visi turės pirktikvantinį kompiuterį, norint išbandyti kvantinės skaičiavimo galimybes. Jau bandydama išbandyti technologiją, „IBM“ suteikia prieigą prie debesies prie kompiuterio. Ir čia siūlome pagal veiksmų planą siekti sukurti debesų platformą. Kad kiekvienas galėtų išbandyti proveržio technologiją be kompiuterio
- Taigi tai bus kompiuteris, pastatytas, pavyzdžiui, RCC, kurį gali pasiekti kitos organizacijos?
- nebūtinai RCC, tai gali būti bet kurpastatytas Ir pagrindinė idėja yra ta, kad ši platforma turės prieigą prie įvairių kompiuterių. Kadangi dabar yra universalūs kvantiniai kompiuteriai, simuliatoriai, yra kvantinių įkvėptų klasikinių algoritmų, yra tik klasikiniai kompiuteriai. Ir priklausomai nuo užduoties pobūdžio ir sudėtingumo, ji siunčiama klaidoms į atitinkamą sistemą. Kaip ir dabar, mes turime procesorių, jo viduje veikiantį procesorių, taip pat yra grafikos procesorius. Ir kokia yra užduotis, sistema nustato, kur ją siųsti išspręsti. Taigi būtent čia: priklausomai nuo užduoties, platforma turėtų suprasti, kur geriau jį išspręsti. Ir dirbti ne su vienu kompiuteriu, bet su keliais, taip pat su simuliatoriais.
„Kai pasirodo kvantinis kompiuteris, jis gali įveikti visas šifravimo sistemas.“ Ar esame pasiruošę šiam momentui?
- Kvantinė komunikacija apsaugo nuo to. Rusijoje buvo sukurti atitinkami sprendimai, visų pirma, mūsų dukterinės įmonės „Qrate“, vadinamųjų kvantinių raktų paskirstymo įrenginiai. Jei rytoj ši problema kyla, ji nebus išspręsta per vieną dieną, nes reikia laiko infrastruktūrai. Be to, vis dar yra naujų tipų algoritmų - vadinamieji post-kvantiniai algoritmai - jie dar nebuvo įgyvendinti. Mes stengiamės patenkinti visiškai ginkluotų kvantinių kompiuterių išvaizdą.
Kvantinė komunikacija- ryšių tinklai, apsaugantys perduodamus duomenisduomenis naudojant pagrindinius kvantinės mechanikos dėsnius. Jie yra praktinis vadinamosios kvantinės kriptografijos įgyvendinimas. Jie sudaro svarbų kvantinio skaičiavimo ir kriptografijos sistemų elementą. Leidžia perkelti informaciją tarp fiziškai atskirtų kvantinių sistemų. Paskirstytoje kompiuterijoje tinklo mazgai tinkle gali apdoroti informaciją veikdami kaip kvantiniai vartai. Saugus duomenų perdavimas gali būti pasiektas naudojant raktų paskirstymo algoritmus.
Post Quantum kriptografija– likusi kriptografijos dalisaktualu atsiradus kvantiniams kompiuteriams ir atakoms. Kadangi kvantiniai kompiuteriai yra žymiai greitesni nei klasikinės kompiuterių architektūros tradicinių kriptografinių algoritmų skaičiavimo greitis, šiuolaikinės kriptografinės sistemos tampa potencialiai pažeidžiamos atakoms. Dauguma tradicinių kriptosistemų remiasi sveikųjų skaičių faktorizavimo problemomis arba diskrečiųjų logaritmų problemomis, kurios būtų lengvai išsprendžiamos pakankamai dideliuose kvantiniuose kompiuteriuose, naudojant Šoro algoritmą.
- Jūs sakote, kad kvantinės technologijos bus pradėtos diegti versle per penkerius metus?
- Kompiuteriai pasirodys penkerių metų laikotarpiu,kurie pradės išspręsti pirmąsias ekonomiškai efektyvias problemas. Tai yra faktoringo užduotis - viena iš sunkiausių, ji nebus išspręsta pirmame etape. Pavyzdžiui, reikia daugiau galios nei kai kurių pirmųjų medžiagų modeliavimas. Reikalavimai optimizavimo problemoms, galbūt mažiau nei faktorizacijai. Tai reiškia, kad dabar yra keletas dešimčių kvantinių algoritmų, kurie sprendžia įvairias problemas. Shoro algoritmas, kuris nulaužė faktorizaciją, yra gana sudėtingas.