„W ciągu ostatnich 25 lat nastąpił ogromny postęp w technologiach kwantowych.„
– Media dużo piszą
— Technologie kwantowe przyciągają bardzouwagę z kilku powodów. Po pierwsze, są one związane z fizyką kwantową, bardzo interesującą teorią naukową opisującą najmniejsze obiekty, z którymi możemy wchodzić w interakcje. Nauka ta pomaga opisywać stany obiektów kwantowych, a także zarządzać nimi. Wnioski wyciągnięte z rozważań mechaniki kwantowej często przeczą temu, do czego jesteśmy przyzwyczajeni – naszemu „klasycznemu” doświadczeniu.
Po drugie, pojawiają się już pierwsze urządzenia iurządzeń zbudowanych na zasadach sterowania poszczególnymi układami kwantowymi, a ich rozwój umożliwia rozwiązywanie problemów, z którymi nie radzą sobie współczesne superkomputery. Możesz rozwiązać inne ważne zadania. Na przykład przesyłać informacje w taki sposób, aby bezpieczeństwo gwarantowały podstawowe prawa fizyczne, a także mierzyć parametry środowiska, temperaturę, parametry pól elektromagnetycznych itp. z maksymalną dopuszczalną dokładnością.
Luka między oczekiwaniami wobec technologii kwantowych iistnieje rzeczywisty stan ich rozwoju, ale nie jest on krytyczny. Społeczność ekspertów jest dość konserwatywna, mówi o stopniowym postępie i przejściu od prostych do złożonych. Jeśli spojrzeć na to, co wydarzyło się w ciągu ostatnich 25 lat, jest to kolosalny krok naprzód. W dziedzinie obliczeń kwantowych przeszliśmy od demonstrowania podstawowych zasad działania różnych typów kwantowych urządzeń obliczeniowych do rozwiązywania problemów obliczeniowych niedostępnych dla klasycznych komputerów.
Aleksiej Fiodorow
— Czy masz jakieś wyznaczniki, że rozwój w tym obszarze jest godny uwagi? Teraz wszyscy skupiają się na liczbie kubitów – czy to obiektywny wskaźnik?
— Liczba kubitów jako oddzielny parametr nie jestpomaga ocenić stan rozwoju obliczeń kwantowych. Jeżeli interesuje Cię jakieś osiągnięcie naukowe i chcesz poznać jego status, O ile ten czy inny wynik jest godny uwagi, istnieje jedna prosta i bardzo poprawna recepta - sprawdzić, czy wyniki zostały zweryfikowane przez środowisko naukowe.
Na przykład Google przed demonstracją kwantowąExcellence starannie przygotował artykuł naukowy. Pracowali nad tym długo, myślę, że około roku, aby przekonać środowisko naukowe o słuszności wniosków. Artykuł ukazał się wraz z ogromną ilością materiałów dodatkowych w jednym z najbardziej szanowanych czasopism naukowych. Dlatego mimo problemów związanych z „przegrzewaniem się” i przecenianiem szans, przy ocenie technologii dobrze byłoby przyjrzeć się statusowi publikacji naukowych na ten temat w wiodących czasopismach.
Mówiąc o liczbie kubitów, społecznośćpróbuje wybrać jedną zrozumiałą liczbę, aby wyjaśnić wszystkie postępy. Widzimy zatem publikacje o 2, 10, 15, 5000 kubitów – ale co to oznacza? Moje ostrożne założenie jest takie, że w niedalekiej przyszłości coraz częściej będziemy słyszeć nie o liczbie kubitów, ale o zdolności systemów do rozwiązywania rzeczywistych problemów.
Istnieje inny kierunek technologii kwantowych -komunikacja kwantowa, a dokładniej kwantowa dystrybucja klucza. Tutaj innymi kryteriami są szybkość generowania klucza, możliwość integracji rozwiązań kwantowych z klasyczną infrastrukturą. Wielu z nich ocenia rozwój sytuacji bardziej trzeźwo niż na podstawie jednego miernika lub parametru.
— Jakie technologie w tym obszarze osobiście Cię zainteresowały?
- Zacząłem od tego, że zajmowałem się kwantamikomunikacji i kryptografii postkwantowej. To dwa obszary związane z ochroną informacji w dobie pojawienia się komputera kwantowego. Jeśli komputer kwantowy jest wystarczająco potężny – z dużą ilością dobrych kubitów – będzie w stanie złamać niektóre z dzisiejszych algorytmów kryptograficznych. Opracowujemy nową generację urządzeń, algorytmów i narzędzi do ochrony danych, którym można przeciwdziałać zagrożeniom za pomocą komputera kwantowego. Technologie te osiągnęły już dojrzałą fazę i są rozwijane nie przez RCC, ale przez poszczególne firmy.
Obecnie skupiam się na obliczeniach kwantowych.Zajmujemy się tworzeniem algorytmów i oprogramowania dla przyszłych komputerów kwantowych. Głównym wyzwaniem dla całej społeczności algorytmów kwantowych jest zrozumienie, czy możliwe jest osiągnięcie przewagi obliczeniowej w rozwiązywaniu praktycznych problemów z obecnymi lub przyszłymi generacjami komputerów kwantowych.
Czy bezpieczeństwo danych to jedyne zagrożenie, jakie stwarzają komputery kwantowe? A może są inne aspekty, na które należy zwrócić uwagę?
— Główne zagrożenie jest w kierunku dostarczaniabezpieczeństwo informacji. Ale są też inne trudności - nie możemy zweryfikować rozwiązania niektórych problemów za pomocą komputerów kwantowych, więc nie możemy ich użyć. Ale to nie jest wyjątkowy problem - istnieje również w klasycznych superkomputerach. W końcu, jeśli superkomputer w jednym egzemplarzu rozwiązuje jakiś problem, to jak zweryfikować to rozwiązanie? W klasycznej informatyce ludzie od dziesięcioleci zastanawiali się, jak to zrobić i jak te narzędzia można dostosować do obliczeń kwantowych.
- W dziedzinie AI i uczenia maszynowego często mówi się o zewnętrznych regulacjach, aby technologia nie wymknęła się spod kontroli. Czy w technologiach kwantowych też są takie rozmowy, czy jest jeszcze za wcześnie, żeby o tym mówić?
– Przydatne będzie doświadczenie w uczeniu maszynowymkomputery kwantowe - plus minus mówimy o tym samym. Ale jak go używać? Myślę, że musimy ufać złożonym technologiom, nawet jeśli nie do końca rozumiemy, jak działają. Z tymi rozwiązaniami będzie można pracować i możemy mieć pewność, że nie zrobią nam krzywdy.
— Czy nie obawia się pan, że nieudolne regulacje zatrzymają postęp w tej dziedzinie?
Jestem technologicznym pozytywistą. Uważam, że każda technologia, pomimo zagrożeń, ma przede wszystkim zalety, jeśli jest traktowana z rozsądkiem.
„Wiodące czasopisma pozostają neutralne – taka powinna być współczesna nauka”
— Czy w Rosji trudno jest radzić sobie z technologiami kwantowymi? Kto jest teraz głównym klientem, co chce w rezultacie uzyskać?
— Istnieje tendencja, że państwo jest najważniejszeinwestor w rozwój technologii kwantowych. Jeśli spojrzeć na finansowanie, większość pochodzi z programów rządowych, tzw. map drogowych rozwoju technologii kwantowych. Są we wszystkich rozwiniętych krajach technologicznych - USA, krajach UE, Kanadzie, Japonii, Wielkiej Brytanii, Australii, Chinach.
Ponadto istnieje duża kwota finansowaniaod firm prywatnych i inwestorów. Prywatne pieniądze pozwalają poruszać się znacznie szybciej i wymagają łatwiejszego raportowania. A w niektórych obszarach najlepsze wyniki widzimy w startupach, gdzieś w korporacjach tradycyjnie kojarzonych z informatyką. Ton nadają Google, IBM, Intel i ich uczelnie partnerskie.
W Rosji tendencja do finansowania zMamy też stany, przyjęliśmy mapę drogową rozwoju informatyki kwantowej, w ramach której trwają prace nad budową kilku procesorów kwantowych i oprogramowania chmurowego. Są to znaczne środki, ale wszystko jest względne. Pewnego dnia po wykładzie, na którym mówiłem o finansowaniu, podszedł do mnie naukowiec zajmujący się biotechnologią i zastanawiał się, dlaczego tak mało pieniędzy na świecie wydaje się na technologie kwantowe.
— Jak rozwijają się technologie kwantowe w Rosji? Czy są startupy, które to robią?
- Dynamiczny.Historycznie rzecz biorąc, wiele technologii kwantowych wynaleziono w ZSRR i Rosji. Jeśli spojrzeć na Nagrody Nobla, które zostały przyznane za technologie kwantowe pierwszej fali, kojarzone są one z pracą w dziedzinie fizyki niskich temperatur, która stała się podstawą współczesnych obliczeń kwantowych. Nasza szkoła i zainteresowania zostały zachowane, wszystko sprzyja pracy w tym kierunku. Nawet pomysł komputera kwantowego Richarda Feina w USA i Jurija Manna, radzieckiego matematyka, powstał równolegle.
Teraz w planach jest opracowanie kwantowejżelazo, procesory na różnych zasadach fizycznych. Praktyka pokazuje, że ruch w tym kierunku jest możliwy. To bardzo konkurencyjny obszar, każdego dnia pojawiają się nowe pomysły, na które trzeba odpowiedzieć. Jestem optymistą - trzeba zaproponować coś nowego i iść w swoim kierunku, a nie całkowicie opierać swój rozwój na pomysłach innych ludzi, aby kiedyś kogoś dogonić, aw przyszłości wyprzedzić.
Istnieją start-upy kwantowe.Mówiłem już o QRate i QApp, które zajmują się odpowiednio kryptografią kwantową i postkwantową. Obecnie pracujemy nad uruchomieniem startupu w dziedzinie obliczeń kwantowych.
— Czy brak funduszy jest związany z długim horyzontem planowania w obliczeniach kwantowych?
— Tak, prywatni inwestorzy potrzebują jasnych wyników iodpowiednie horyzonty czasowe. Inwestycje publiczne pozwalają nam działać nieco bardziej strategicznie. Jednak w miarę rozwoju i adaptacji technologii inwestycje te będą się zwiększać i przybierać inne formy.
— Jak izolacja od międzynarodowej społeczności naukowców wpłynęła na twoją pracę?
— Był bardzo burzliwy okres, który kładłkolegów w dość trudnej sytuacji. Ale byliśmy i pozostajemy otwarci na interakcję. Trudności i przeszkody pojawiały się z drugiej strony – często nakładały je przepisy administracyjne. Ale ostatnio widzę pozytywny trend. Kontynuowaliśmy te wspólne artykuły i prace, które zaplanowaliśmy z kolegami. Mam nadzieję, że to będzie kontynuowane.
Trudno to przewidzieć, ale mamy dość długi czashoryzont wspólnego planowania pracy. Wprawdzie można posuwać się zgodnie z planem, ale zdarzają się ekscesy – czasami badacze piszą dziwne komentarze o konieczności potwierdzenia lub zaprzeczenia zaangażowania w określone idee polityczne. Ale generalnie wiodące czasopisma pozostają neutralne – tak jak powinna wyglądać współczesna nauka. Na przykład ostatnio rosyjscy naukowcy nadal publikują w publikacjach Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Wszystko jest zachowane, wszystko działa.
„Niektórzy mówią, że technologie kwantowe nie są nikomu potrzebne. Inni - że potrafią rozwiązać każdy problem"
- Czy są jakieś nieporozumienia lub nieścisłości, na które najczęściej zwracasz uwagę?
- Główną jest polaryzacja opinii o kwantachtechnologie. Niektórzy twierdzą, że nikt nie potrzebuje komputerów kwantowych, że to nigdy nie będzie działać i że komputerów kwantowych nie da się zbudować. Takie artykuły naukowe są publikowane do dziś. Są też hiperoptymistyczni koledzy, którzy próbują używać komputera kwantowego do wszystkiego i rozwiązywać wszelkie problemy.
Oba skrajne punkty widzenia mnie tworzązdziwienie, ale jest też rozsądne stanowisko. Nadal mamy podstawy wierzyć, że komputer kwantowy zapewni przyspieszenie w jakiejś klasie problemów. Jestem zwolennikiem podejścia zrównoważonego, skupionego na testowaniu hipotez, a jeśli część z nich nie zostanie potwierdzona, nie ma w tym nic złego, są to tylko hipotezy.
Zabawne jest także to, że fizycy najwyraźniej mają serce do tegoromans. Dlatego czasami wybierają niezbyt udane nazwy dzieł lub zjawisk naukowych. Na przykład istnieje teleportacja kwantowa. Często pojawia się pytanie: czy można teleportować człowieka metodami teleportacji kwantowej? Musimy jednak zrozumieć, że teleportacja kwantowa nie jest fizycznym ruchem masy z jednego punktu do drugiego, ale przeniesieniem stanów kwantowych.
Wiele terminów pojawiających się w naucespołeczność, musisz odpowiednio wyjaśnić. Na przykład pseudotelepatia kwantowa jest zjawiskiem całkowicie naukowym. Albo, powiedzmy, homeopatia kwantowa. Jeśli spojrzysz na to wszystko nieprzygotowanym okiem, może pojawić się oszołomienie. Ale w tym przypadku terminy te są bardzo odległe od kanonicznej definicji telepatii i homeopatii.
— Czy zwykli ludzie mogą dotykać komputerów kwantowych?
— Tak, napisać podstawowy algorytm kwantowy iprzekonać się, że w ten sposób można przyspieszyć rozwiązanie problemu. Piękno takich algorytmów polega na tym, że są one dość proste i piękne. Można ich użyć, aby zrozumieć, jak działają obliczenia kwantowe, zobaczyć rolę splątania i superpozycji w rozwiązywaniu problemów.
Lub możesz przyjechać na wycieczkę do rosyjskiegocentrum kwantowe, żeby zobaczyć, na jakim etapie są te technologie, jak są rozwijane przez cały zespół naukowców, zanim staną się urządzeniami, które są faktycznie wykorzystywane w praktyce.
— Dlaczego jesteś techno-optymistą? Jakie macie argumenty, że technologia nam nie zaszkodzi?
- Wynika to w dużej mierze z faktu, że wszystkiego nie majedna jasna strona. Historia pokazuje, że to samo osiągnięcie naukowe lub technologię można wykorzystać na różne sposoby. Na przykład technologia nuklearna dała nam zarówno energię, jak i nowy rodzaj broni.
Ale jestem optymistą ze względu na pozytywne aspektytechnologia będzie nadal wykorzystywana do osiągnięcia ogólnego postępu. Działa to również z obliczeniami kwantowymi — urządzenia i technologie chroniące dane pojawią się znacznie wcześniej niż komputer kwantowy, który będzie w stanie zhakować wszystko. Takie kroki pomogą zneutralizować negatywne aspekty i zmaksymalizować korzyści – sprawdzi się to zarówno w przypadku uczenia maszynowego, jak i biotechnologii. Dlatego jestem przekonany, że komputery kwantowe wykorzystamy właśnie do rozwiązywania najtrudniejszych problemów, przed którymi stoi dziś ludzkość.
Czytaj więcej:
Archeolodzy oficjalnie potwierdzili legendy biblijne
Okazało się, co dzieje się z komórkami ciała, gdy serce umiera
Zhakowany sygnał Starlink, który ma być używany jako alternatywa dla GPS