“De afgelopen 25 jaar is er enorme vooruitgang geboekt op het gebied van kwantumtechnologieën."
— De media schrijven veel
— Quantumtechnologieën trekken veel aanaandacht om verschillende redenen. Ten eerste houden ze verband met kwantumfysica, een zeer interessante wetenschappelijke theorie die de kleinste objecten beschrijft waarmee we kunnen interageren. Deze wetenschap helpt de toestanden van kwantumobjecten te beschrijven en te beheren. De conclusies die worden getrokken uit kwantummechanische overwegingen zijn vaak in tegenspraak met wat we gewend zijn - onze 'klassieke' ervaring.
Ten tweede verschijnen nu de eerste toestellen enapparaten gebouwd op de principes van het besturen van individuele kwantumsystemen, en hun ontwikkeling maakt het mogelijk om problemen op te lossen die moderne supercomputers niet aankunnen. U kunt andere belangrijke taken oplossen. Bijvoorbeeld om informatie zo over te dragen dat de veiligheid wordt gegarandeerd door fundamentele fysische wetten, maar ook om omgevingsparameters, temperatuur, parameters van elektromagnetische velden, enzovoort te meten met de maximaal toegestane nauwkeurigheid.
De kloof tussen verwachtingen van kwantumtechnologieën ener is een reële status van hun ontwikkeling, maar deze is niet kritisch. De expertgemeenschap is vrij conservatief, ze spreekt van geleidelijke vooruitgang en de overgang van eenvoudig naar complex. Als je kijkt naar wat er de afgelopen 25 jaar is gebeurd, is dat een enorme sprong voorwaarts. Op het gebied van kwantumcomputing zijn we overgegaan van het demonstreren van de basisprincipes van de werking van verschillende soorten kwantumcomputing-apparaten naar het oplossen van rekenproblemen die ontoegankelijk zijn voor klassieke computers.
Alexey Fedorov
— Hebt u aanwijzingen dat ontwikkeling op dit gebied aandacht verdient? Nu concentreert iedereen zich op het aantal qubits - is dit een objectieve indicator?
— Het aantal qubits als aparte parameter niethelpt bij het beoordelen van de status van de ontwikkeling van quantum computing. Als je geïnteresseerd bent in een wetenschappelijke prestatie en de status ervan wilt begrijpen, Voor zover dit of dat resultaat de aandacht verdient, bestaat er één eenvoudig en zeer correct recept: controleren of de resultaten zijn geverifieerd door de wetenschappelijke gemeenschap.
Bijvoorbeeld Google voor de demonstratie van quantumExcellence heeft zorgvuldig een wetenschappelijk artikel voorbereid. Ze hebben er lang aan gewerkt, ik denk een jaar, om de wetenschappelijke gemeenschap te overtuigen van de juistheid van de conclusies. Het artikel werd samen met een enorme hoeveelheid aanvullend materiaal gepubliceerd in een van de meest gerespecteerde wetenschappelijke tijdschriften. Daarom zou het, ondanks de problemen van "oververhitting" en overschatting van kansen, bij het evalueren van technologieën goed zijn om te kijken naar de status van wetenschappelijke publicaties over dit onderwerp in toonaangevende tijdschriften.
Over het aantal qubits gesproken, de communityprobeert één begrijpelijk nummer te kiezen om alle voortgang er doorheen te verklaren. Daarom zien we publicaties over 2, 10, 15, 5.000 qubits - maar wat betekent dit? Mijn voorzichtige veronderstelling is dat we in de nabije toekomst steeds vaker niet meer zullen horen over het aantal qubits, maar over het vermogen van systemen om echte problemen op te lossen.
Er is een andere richting van kwantumtechnologieën:kwantumcommunicatie of, preciezer gezegd, kwantumsleuteldistributie. Andere criteria hier zijn de snelheid van het genereren van sleutels, het vermogen om kwantumoplossingen in de klassieke infrastructuur te integreren. Velen van hen beoordelen de ontwikkelingen nuchterder dan één metriek of parameter.
— Welke technologieën op dit gebied interesseerden u persoonlijk?
- Ik begon met het feit dat ik bezig was met kwantumcommunicatie en post-kwantumcryptografie. Dit zijn twee gebieden die verband houden met de bescherming van informatie in het tijdperk van het verschijnen van een kwantumcomputer. Als een kwantumcomputer krachtig genoeg is – met veel goede qubits – zal hij enkele van de huidige cryptografische algoritmen kunnen kraken. We hebben een nieuwe generatie apparaten, algoritmen en tools voor gegevensbescherming ontwikkeld die kunnen worden tegengegaan door bedreigingen met behulp van een kwantumcomputer. Deze technologieën zijn al in een volwassen fase en worden niet door het RCC ontwikkeld, maar door individuele bedrijven.
Mijn huidige focus ligt op quantum computing.Wij werken op het gebied van het creëren van algoritmen en software voor toekomstige kwantumcomputers. De belangrijkste uitdaging voor de hele gemeenschap van kwantumalgoritmen is om te begrijpen of het mogelijk is om computationele superioriteit te bereiken bij het oplossen van praktische problemen met de huidige en toekomstige generaties kwantumcomputers.
Is gegevensbeveiliging de enige bedreiging die kwantumcomputers vormen? Of zijn er andere aspecten waar u zich zorgen over moet maken?
— De grootste dreiging gaat uit in de richting van de bevoorradinginformatiebeveiliging. Maar er zijn nog andere moeilijkheden - we kunnen de oplossing van sommige problemen niet verifiëren met behulp van kwantumcomputers, daarom kunnen we ze niet gebruiken. Maar dit is geen uniek probleem - het bestaat ook in klassieke supercomputing. Immers, als een supercomputer in één exemplaar een probleem oplost, hoe kan deze oplossing dan worden geverifieerd? In de klassieke informatica wordt al tientallen jaren nagedacht over hoe dit te doen en hoe deze tools kunnen worden aangepast voor kwantumcomputing.
- Op het gebied van AI en machine learning wordt vaak gesproken over externe regulering zodat de technologie niet uit de hand loopt. Is er ook zoiets in kwantumtechnologieën, of is het nog te vroeg om erover te praten?
- Machine learning-ervaring zal nuttig zijn voorkwantumcomputers - plus of min hebben we het over hetzelfde. Maar hoe het te gebruiken? Ik denk dat we complexe technologieën moeten vertrouwen, ook al begrijpen we niet helemaal hoe ze werken. Het zal mogelijk zijn om met deze oplossingen te werken en we kunnen ervoor zorgen dat ze ons geen kwaad doen.
— Ben je niet bang dat onhandige regelgeving de vooruitgang op dit gebied zal tegenhouden?
Ik ben een technologisch positivist. Ik ben van mening dat elke technologie, ondanks de risico's, vooral voordelen heeft als er verstandig mee wordt omgegaan.
"Toonaangevende tijdschriften blijven neutraal - zoals moderne wetenschap hoort te zijn"
— Is het moeilijk om met kwantumtechnologieën om te gaan in Rusland? Wie is nu de belangrijkste klant, wat wil hij daarmee bereiken?
— Er is een trend dat de staat de belangrijkste isinvesteerder in de ontwikkeling van kwantumtechnologieën. Als je naar de financiering kijkt, komt het grootste deel via overheidsprogramma's, de zogenaamde roadmaps voor de ontwikkeling van kwantumtechnologieën. Ze bevinden zich in alle ontwikkelde technologische landen - de VS, EU-landen, Canada, Japan, Groot-Brittannië, Australië, China.
Daarnaast is er een groot geldbedragvan particuliere bedrijven en investeerders. Met privégeld kunt u veel sneller verhuizen en is rapportage eenvoudiger. En op sommige gebieden zien we de beste prestaties bij startups, ergens in bedrijven die traditioneel geassocieerd worden met computers. De toon wordt gezet door Google, IBM, Intel en hun partneruniversiteiten.
In Rusland is de trend naar financiering vanWe hebben ook staten, we hebben een routekaart aangenomen voor de ontwikkeling van kwantumcomputing, waarbinnen wordt gewerkt aan het bouwen van verschillende kwantumprocessors en cloudsoftware. Dit zijn aanzienlijke fondsen, maar alles is relatief. Op een dag, na een lezing waarin ik over financiering sprak, benaderde een wetenschapper die werkzaam is in de biotechnologie mij en vroeg zich af waarom er in de wereld zo weinig geld wordt uitgegeven aan kwantumtechnologieën.
— Hoe ontwikkelen kwantumtechnologieën zich in Rusland? Zijn er startups die dit doen?
- Dynamisch.Historisch gezien is veel voor kwantumtechnologieën uitgevonden in de USSR en Rusland. Als je kijkt naar de Nobelprijzen die werden toegekend voor kwantumtechnologieën van de eerste golf, worden ze geassocieerd met werk op het gebied van lage-temperatuurfysica, dat de basis werd van moderne kwantumcomputing. Onze school en interesse zijn bewaard gebleven, alles is bevorderlijk om in deze richting te werken. Zelfs het idee van een kwantumcomputer van Richard Fein in de VS en Yuri Mann, een Sovjet-wiskundige, ontstond parallel.
Nu zijn de plannen om een kwantum te ontwikkelenijzer, processors op verschillende fysieke principes. De praktijk leert dat het mogelijk is om in deze richting te bewegen. Dit is een zeer competitief gebied, elke dag zijn er nieuwe ideeën waarop moet worden gereageerd. Ik ben optimistisch - je moet iets nieuws aanbieden en in je eigen richting gaan, en je ontwikkelingen niet volledig baseren op de ideeën van anderen om op een dag iemand in te halen en in de toekomst in te halen.
Er zijn kwantumstartups.Ik heb het al gehad over QRate en QApp, die zich respectievelijk bezighouden met kwantum- en post-kwantumcryptografie. Momenteel zijn we bezig met het lanceren van een startup op het gebied van quantum computing.
— Houdt het gebrek aan financiering verband met de lange planningshorizon in kwantumcomputing?
— Ja, particuliere investeerders hebben duidelijke resultaten nodig envoldoende tijdshorizon. Overheidsinvesteringen stellen ons in staat om wat strategischer te werk te gaan. Maar naarmate de technologie zich ontwikkelt en zich aanpast, zullen deze investeringen toenemen en andere vormen aannemen.
— Welke invloed heeft het isolement van de internationale gemeenschap van wetenschappers op uw werk?
— Er was een zeer turbulente periode, die zetcollega's in een nogal moeilijke positie. Maar we stonden en staan open voor interactie. Moeilijkheden en obstakels kwamen van de andere kant - vaak werden ze opgelegd door administratieve regels. Maar de laatste tijd zie ik een positieve trend. We gingen door met die gezamenlijke artikelen en werken die we met collega's hadden gepland. Ik hoop dat dit doorgaat.
Het is moeilijk te voorspellen, maar we hebben nog een behoorlijk lange tijdhorizon van gezamenlijke werkplanning. Hoewel het mogelijk is om volgens het plan te handelen, maar er zijn excessen, schrijven onderzoekers soms vreemde opmerkingen over de noodzaak om betrokkenheid bij bepaalde politieke ideeën te bevestigen of te ontkennen. Maar over het algemeen blijven de toonaangevende tijdschriften neutraal – zoals de moderne wetenschap zou moeten zijn. De laatste tijd zijn Russische wetenschappers bijvoorbeeld blijven publiceren in publicaties van de American Physical Society. Alles blijft behouden, alles werkt.
“Sommigen zeggen dat niemand kwantumtechnologieën nodig heeft. Anderen - dat ze elk probleem kunnen oplossen"
- Zijn er misvattingen of onnauwkeurigheden die u het vaakst opvallen?
- De belangrijkste is de polariteit van meningen over kwantumtechnologieën. Sommigen zeggen dat niemand kwantumcomputers nodig heeft, dat het nooit zal werken en dat kwantumcomputers niet gebouwd kunnen worden. Dergelijke wetenschappelijke artikelen worden tot op de dag van vandaag gepubliceerd. En er zijn hyperoptimistische collega’s die voor alles een quantumcomputer proberen in te zetten en eventuele problemen op te lossen.
Beide extreme standpunten maken mijverbijstering, maar er is ook een verstandig standpunt. We hebben nog steeds reden om aan te nemen dat een kwantumcomputer voor een bepaalde categorie problemen zal zorgen. Ik ben voor een evenwichtige aanpak, gericht op het testen van hypothesen, en als sommige ervan niet worden bevestigd, is daar niets mis mee; het zijn slechts hypothesen.
Het is ook grappig dat natuurkundigen het blijkbaar in hun hart hebbenromantiek. Daarom kiezen ze soms niet de meest succesvolle namen voor wetenschappelijke werken of verschijnselen. Er is bijvoorbeeld kwantumteleportatie. Vaak rijst de vraag: is het mogelijk om een persoon te teleporteren met behulp van kwantumteleportatiemethoden? Maar we moeten begrijpen dat kwantumteleportatie niet de fysieke beweging van massa van het ene punt naar het andere is, maar de overdracht van kwantumtoestanden.
Veel termen die in de wetenschap voorkomengemeenschap, je moet het goed uitleggen. Kwantumpseudo-telepathie is bijvoorbeeld een volledig wetenschappelijk fenomeen. Of bijvoorbeeld ook kwantumhomeopathie. Als je dit alles met een onvoorbereid oog bekijkt, kan er verbijstering ontstaan. Maar in dit geval zijn de termen zeer ver verwant aan de canonieke definitie van telepathie en homeopathie.
— Kunnen gewone mensen kwantumcomputers aanraken?
— Ja, schrijf een eenvoudig kwantumalgoritme enom te zien dat het mogelijk is om de oplossing van het probleem op deze manier te bespoedigen. Het mooie van dergelijke algoritmen is dat ze vrij eenvoudig en mooi zijn. Ze kunnen worden gebruikt om te begrijpen hoe kwantumcomputing werkt, om de rol van verstrengeling en superpositie bij het oplossen van problemen te zien.
Of je kunt op excursie gaan naar de Rusquantum center, om te zien in welk stadium deze technologieën zich bevinden, hoe ze door een heel team van wetenschappers worden ontwikkeld voordat ze apparaten worden die daadwerkelijk in de praktijk worden gebruikt.
— Waarom ben je een techno-optimist? Welke argumenten heb je dat technologie ons geen schade zal berokkenen?
- Dit komt grotendeels door het feit dat alles niet zo iséén duidelijke kant. De geschiedenis laat zien dat dezelfde wetenschappelijke prestatie of technologie op verschillende manieren kan worden gebruikt. Nucleaire technologie heeft ons bijvoorbeeld zowel energie als een nieuw soort wapentuig gegeven.
Maar ik ben een optimist vanwege de positieve aspectentechnologie zal nog steeds worden gebruikt om algemene vooruitgang te boeken. Dit werkt ook met kwantumcomputers: apparaten en technologieën die gegevens kunnen beschermen zullen veel eerder verschijnen dan een kwantumcomputer die alles kan hacken. Dergelijke stappen zullen helpen de negatieve aspecten te neutraliseren en de voordelen te maximaliseren – dit zal werken met zowel machinaal leren als biotechnologieën. Daarom ben ik ervan overtuigd dat we kwantumcomputers precies zullen gebruiken om de moeilijkste problemen op te lossen waarmee de mensheid vandaag de dag wordt geconfronteerd.
Lees verder:
Archeologen hebben de legendes uit de Bijbel officieel bevestigd
Het bleek wat er met de cellen van het lichaam gebeurt als het hart sterft
Starlink-signaal gehackt om te worden gebruikt als alternatief voor GPS