"Pēdējo 25 gadu laikā kvantu tehnoloģijās ir panākts milzīgs progress."
— Mediji daudz raksta
— Kvantu tehnoloģijas piesaista lieliskiuzmanību vairāku iemeslu dēļ. Pirmkārt, tie ir saistīti ar kvantu fiziku, ļoti interesantu zinātnisku teoriju, kas apraksta mazākos objektus, ar kuriem mēs varam mijiedarboties. Šī zinātne palīdz aprakstīt kvantu objektu stāvokļus, kā arī tos pārvaldīt. Secinājumi, kas izdarīti no kvantu mehāniskiem apsvērumiem, bieži vien ir pretrunā ar to, pie kā esam pieraduši – ar mūsu "klasisko" pieredzi.
Otrkārt, tagad parādās pirmās ierīces unierīces, kas veidotas uz atsevišķu kvantu sistēmu vadības principiem, un to izstrāde ļauj atrisināt problēmas, ar kurām mūsdienu superdatori netiek galā. Varat atrisināt citus svarīgus uzdevumus. Piemēram, pārsūtīt informāciju tā, lai drošību garantētu fundamentālie fizikālie likumi, kā arī ar maksimāli pieļaujamo precizitāti izmērīt vides parametrus, temperatūru, elektromagnētisko lauku parametrus un tā tālāk.
Atšķirība starp cerībām no kvantu tehnoloģijām unir reāls to attīstības statuss, bet tas nav kritisks. Ekspertu kopiena ir diezgan konservatīva, tā runā par pakāpenisku progresu un pāreju no vienkārša uz sarežģītu. Ja paskatās uz to, kas ir noticis pēdējo 25 gadu laikā, tas ir milzīgs lēciens uz priekšu. Kvantu skaitļošanas jomā esam gājuši no dažāda veida kvantu skaitļošanas ierīču darbības pamatprincipu demonstrēšanas līdz klasiskajiem datoriem nepieejamu skaitļošanas problēmu risināšanai.
Aleksejs Fjodorovs
— Vai jums ir kādi rādītāji, ka attīstība šajā jomā ir uzmanības vērta? Tagad visi koncentrējas uz kubitu skaitu - vai tas ir objektīvs rādītājs?
— kubitu skaits kā atsevišķs parametrs navpalīdz novērtēt kvantu skaitļošanas attīstības stāvokli. Ja jūs interesē kāds zinātnes sasniegums un vēlaties izprast tā statusu, Par cik šis vai cits rezultāts ir ievērības cienīgs, ir viena vienkārša un ļoti pareiza recepte – pārbaudīt, vai rezultātus ir pārbaudījusi zinātnieku aprindas.
Piemēram, Google pirms kvantu demonstrēšanasIzcilība rūpīgi sagatavoja zinātnisku rakstu. Viņi strādāja pie tā ilgu laiku, es domāju, apmēram gadu, lai pārliecinātu zinātnieku aprindas par secinājumu pareizību. Raksts kopā ar milzīgu daudzumu papildu materiālu tika publicēts vienā no cienījamākajiem zinātniskajiem žurnāliem. Tāpēc, neskatoties uz "pārkaršanas" un iespēju pārvērtēšanas problēmām, vērtējot tehnoloģijas, būtu labi paskatīties uz zinātnisko publikāciju statusu par šo tēmu vadošajos žurnālos.
Runājot par kubitu skaitu, kopienamēģina izvēlēties vienu saprotamu skaitli, lai izskaidrotu visu progresu caur to. Tāpēc mēs redzam publikācijas par 2, 10, 15, 5000 kubitiem - bet ko tas nozīmē? Mans piesardzīgais pieņēmums ir, ka tuvākajā nākotnē mēs arvien biežāk dzirdēsim nevis par kubitu skaitu, bet gan par sistēmu spēju atrisināt reālas problēmas.
Ir vēl viens kvantu tehnoloģiju virziens -kvantu komunikācijas vai, precīzāk, kvantu atslēgu sadalījums. Šeit citi kritēriji ir atslēgu ģenerēšanas ātrums, spēja integrēt kvantu risinājumus klasiskajā infrastruktūrā. Daudzi no viņiem attīstību vērtē daudz prātīgāk nekā viens rādītājs vai parametrs.
— Kādas tehnoloģijas šajā jomā jūs interesēja personīgi?
– Sāku ar to, ka nodarbojos ar kvantiemsakari un pēckvantu kriptogrāfija. Šīs ir divas jomas, kas saistītas ar informācijas aizsardzību kvantu datora parādīšanās laikmetā. Ja kvantu dators ir pietiekami jaudīgs — ar daudziem labiem kubitiem —, tas spēs uzlauzt dažus mūsdienu kriptogrāfijas algoritmus. Mēs esam izstrādājuši jaunas paaudzes datu aizsardzības ierīces, algoritmus un rīkus, kurus var novērst ar draudiem, izmantojot kvantu datoru. Šīs tehnoloģijas jau ir sasniegušas brieduma fāzi, un tās izstrādā nevis RCC, bet gan atsevišķi uzņēmumi.
Šobrīd es koncentrējos uz kvantu skaitļošanu.Mēs strādājam algoritmu un programmatūras veidošanas jomā nākotnes kvantu datoriem. Galvenais izaicinājums visai kvantu algoritmu kopienai ir saprast, vai ir iespējams sasniegt skaitļošanas pārākumu, risinot praktiskas problēmas ar pašreizējās vai nākamās paaudzes kvantu datoriem.
Vai datu drošība ir vienīgais drauds, ko rada kvantu datori? Vai arī ir citi aspekti, par kuriem būtu jāuztraucas?
— Galvenais drauds ir nodrošināšanas virzienāinformācijas drošība. Taču ir arī citas grūtības – ar kvantu datoru palīdzību nevaram pārbaudīt dažu problēmu risinājumu, tāpēc nevaram tos izmantot. Taču tā nav unikāla problēma – tā pastāv arī klasiskajā superskaitļošanā. Galu galā, ja superdators vienā eksemplārā atrisina kādu problēmu, tad kā pārbaudīt šo risinājumu? Klasiskajā skaitļošanā cilvēki jau vairākus gadu desmitus ir domājuši par to, kā to izdarīt un kā šos rīkus var pielāgot kvantu skaitļošanai.
- AI un mašīnmācīšanās jomā bieži tiek runāts par ārējo regulējumu, lai tehnoloģija neizkļūtu no kontroles. Vai šādas sarunas notiek arī kvantu tehnoloģijās, vai arī ir pāragri par to runāt?
– Mašīnmācīšanās pieredze noderēskvantu datori - plus vai mīnus mēs runājam par vienu un to pašu. Bet kā to izmantot? Es domāju, ka mums ir jāuzticas sarežģītām tehnoloģijām, pat ja mēs pilnībā nesaprotam, kā tās darbojas. Ar šiem risinājumiem būs iespējams strādāt un mēs varēsim pārliecināties, ka tie mums nekaitē.
— Vai jūs neuztrauc, ka neveiklais regulējums apturēs progresu šajā jomā?
Esmu tehnoloģiju pozitīvists. Es uzskatu, ka jebkurai tehnoloģijai, neskatoties uz riskiem, galvenokārt ir priekšrocības, ja pret to izturas saprātīgi.
"Vadošie žurnāli paliek neitrāli — tādai, kādai jābūt mūsdienu zinātnei"
— Vai Krievijā ir grūti tikt galā ar kvantu tehnoloģijām? Kurš tagad ir galvenais klients, ko viņš tā rezultātā vēlas iegūt?
— Ir tendence, ka valsts ir galvenāieguldītājs kvantu tehnoloģiju attīstībā. Ja paskatās uz finansējumu, lielākā daļa no tā nāk caur valdības programmām, tā sauktajiem kvantu tehnoloģiju attīstības ceļvežiem. Tās ir visās attīstītajās tehnoloģiskajās valstīs – ASV, ES valstīs, Kanādā, Japānā, Lielbritānijā, Austrālijā, Ķīnā.
Turklāt ir liels finansējumsno privātiem uzņēmumiem un investoriem. Privātā nauda ļauj pārvietoties daudz ātrāk un prasa vieglāku ziņošanu. Un dažās jomās mēs redzam labāko sniegumu jaunuzņēmumos, kaut kur korporācijās, kas tradicionāli saistītas ar skaitļošanu. Toni nosaka Google, IBM, Intel un to partneru augstskolas.
Krievijā tendence uz finansējumu noMums ir arī štati, esam pieņēmuši ceļvedi kvantu skaitļošanas attīstībai, kura ietvaros notiek darbs pie vairāku kvantu procesoru un mākoņprogrammatūras izveides. Tie ir ievērojami līdzekļi, taču viss ir relatīvs. Kādu dienu pēc lekcijas, kurā es runāju par finansējumu, pie manis vērsās zinātnieks, kurš strādā biotehnoloģijā un brīnījās, kāpēc kvantu tehnoloģijām pasaulē tiek tērēts tik maz naudas.
— Kā kvantu tehnoloģijas attīstās Krievijā? Vai ir jaunizveidoti uzņēmumi, kas to dara?
- Dinamisks.Vēsturiski daudz kvantu tehnoloģiju jomā tika izgudrots PSRS un Krievijā. Ja paskatās uz Nobela prēmijām, kas tika piešķirtas par pirmā viļņa kvantu tehnoloģijām, tās ir saistītas ar darbu zemas temperatūras fizikas jomā, kas kļuva par mūsdienu kvantu skaitļošanas pamatu. Mūsu skola un interese ir saglabāta, viss ir labvēlīgs darbam šajā virzienā. Paralēli radās pat ideja par kvantu datoru, ko radīja Ričards Feins ASV un padomju matemātiķis Jurijs Manns.
Tagad plānos ir izstrādāt kvantudzelzs, procesori uz dažādiem fiziskiem principiem. Prakse rāda, ka šajā virzienā ir iespējams virzīties. Šī ir ļoti konkurētspējīga joma, katru dienu rodas jaunas idejas, uz kurām ir jāreaģē. Esmu optimiste - vajag piedāvāt kaut ko jaunu un virzīties savā virzienā, nevis pilnībā balstīt savas norises uz citu idejām, lai kādreiz kādu paspētu un nākotnē apsteigtu.
Ir kvantu jaunuzņēmumi.Es jau runāju par QRate un QApp, kas attiecīgi nodarbojas ar kvantu un pēckvantu kriptogrāfiju. Pašlaik mēs strādājam pie jaunuzņēmuma uzsākšanas kvantu skaitļošanas jomā.
— Vai finansējuma trūkums ir saistīts ar ilgo plānošanas horizontu kvantu skaitļošanā?
— Jā, privātajiem investoriem ir vajadzīgi skaidri rezultāti unatbilstošs laika horizonts. Valsts investīcijas ļauj mums virzīties nedaudz stratēģiskāk. Taču tehnoloģijai attīstoties un pielāgojoties, šīs investīcijas palielināsies un iegūs citus veidus.
— Kā izolētība no starptautiskās zinātnieku kopienas ietekmējusi jūsu darbu?
— Bija ļoti nemierīgs periods, kas likakolēģi diezgan sarežģītā situācijā. Bet mēs bijām un paliekam atvērti mijiedarbībai. Grūtības un šķēršļi parādījās no otras puses – bieži tos uzlika administratīvie noteikumi. Taču pēdējā laikā es redzu pozitīvu tendenci. Turpinājām tos kopīgos rakstus un darbus, ko plānojām ar kolēģiem. Es ceru, ka tas turpināsies.
Ir grūti paredzēt, bet mums ir diezgan garškopīgā darba plānošanas horizonts. Kamēr ir iespējams pārvietoties pēc plāna, taču ir pārmērības - dažkārt pētnieki raksta dīvainus komentārus par nepieciešamību apstiprināt vai noliegt saistību ar noteiktām politiskām idejām. Bet kopumā vadošie žurnāli paliek neitrāli – tādai, kādai jābūt mūsdienu zinātnei. Piemēram, pēdējā laikā krievu zinātnieki ir turpinājuši publicēties Amerikas Fizikas biedrības publikācijās. Viss ir saglabāts, viss darbojas.
"Daži saka, ka nevienam nav vajadzīgas kvantu tehnoloģijas. Citi - ka viņi var atrisināt jebkuru problēmu"
— Vai ir kādi maldīgi priekšstati vai neprecizitātes, kas visbiežāk krīt acīs?
— Galvenā ir viedokļu polaritāte par kvantutehnoloģijas. Daži saka, ka kvantu skaitļošana nevienam nav noderīga, nekad nedarbosies, un kvantu datorus nav iespējams uzbūvēt. Šādi zinātniski raksti tiek publicēti līdz šai dienai. Un ir hiperoptimistiski noskaņoti kolēģi, kuri cenšas izmantot kvantu datoru visam un atrisināt jebkuru problēmu.
Mani liek abi ekstrēmi viedokļiapjukums, bet ir arī saprātīga pozīcija. Mums joprojām ir iemesls uzskatīt, ka kvantu dators nodrošinās paātrinājumu dažās problēmu klasēs. Es esmu par līdzsvarotu pieeju, kas vērsta uz hipotēžu pārbaudi, un, ja dažas no tām neapstiprinās, tur nav nekā slikta, tās ir tikai hipotēzes.
Smieklīgi arī tas, ka fiziķi acīmredzot ir pie sirdsromantika. Tāpēc viņi dažkārt izvēlas ne tos veiksmīgākos nosaukumus zinātniskiem darbiem vai parādībām. Piemēram, ir kvantu teleportācija. Bieži rodas jautājums: vai ir iespējams teleportēt cilvēku, izmantojot kvantu teleportācijas metodes? Taču mums ir jāsaprot, ka kvantu teleportācija nav fiziska masas kustība no viena punkta uz otru, bet gan kvantu stāvokļu pārnešana.
Daudzi termini, kas parādās zinātnēkopienai, tas ir pareizi jāpaskaidro. Piemēram, kvantu pseidotelepātija ir pilnīgi zinātniska parādība. Vai, teiksim, arī kvantu homeopātija. Ja paskatās uz to visu ar nepieredzētu aci, tas var būt mulsinoši. Bet šajā gadījumā terminiem ir ļoti attāla saistība ar telepātijas un homeopātijas kanonisko definīciju.
— Vai parastie cilvēki var pieskarties kvantu datoriem?
— Jā, uzraksti pamata kvantu algoritmu unredzēt, ka šādā veidā jūs varat paātrināt problēmas risinājumu. Šādu algoritmu skaistums ir tāds, ka tie ir diezgan vienkārši un skaisti. No tiem var saprast, kā darbojas kvantu skaitļošana, un saskatīt sapīšanās un superpozīcijas lomu problēmu risināšanā.
Vai arī jūs varat doties ekskursijā uz krievu valodukvantu centrs, lai redzētu, kurā stadijā ir šīs tehnoloģijas, kā tās izstrādā vesela zinātnieku komanda, pirms tās kļūst par ierīcēm, kuras reāli izmanto praksē.
— Kāpēc jūs esat tehnooptimists? Kādi argumenti jums ir, ka tehnoloģija mums nekaitēs?
– Tas lielā mērā ir saistīts ar to, ka visam navviena acīmredzama puse. Vēsture liecina, ka vienu un to pašu zinātnes sasniegumu vai tehnoloģiju var izmantot dažādos veidos. Piemēram, kodoltehnoloģijas mums ir devušas gan enerģiju, gan jauna veida ieročus.
Bet es esmu optimists, jo pozitīvie aspektitehnoloģija joprojām tiks izmantota, lai sasniegtu vispārēju progresu. Tas darbojas arī ar kvantu skaitļošanu — ierīces un tehnoloģijas, kas var aizsargāt datus, parādīsies daudz ātrāk nekā kvantu dators, kas var uzlauzt jebko. Šādas darbības palīdzēs neitralizēt negatīvos aspektus un palielināt ieguvumus – tas darbosies gan ar mašīnmācību, gan biotehnoloģijām. Tāpēc esmu pārliecināts, ka kvantu datorus izmantosim tieši, lai atrisinātu vissarežģītākās problēmas, ar kurām mūsdienās saskaras cilvēce.
Lasīt vairāk:
Arheologi ir oficiāli apstiprinājuši Bībeles leģendas
Izrādījās, kas notiek ar ķermeņa šūnām, kad mirst sirds
Starlink signāls ir uzlauzts, lai to izmantotu kā alternatīvu GPS