„În ultimii 25 de ani, s-au înregistrat progrese uriașe în tehnologiile cuantice."
— Mass-media scrie mult
— Tehnologiile cuantice atrag grozavatenție din mai multe motive. În primul rând, sunt legate de fizica cuantică, o teorie științifică foarte interesantă care descrie cele mai mici obiecte cu care putem interacționa. Această știință ajută la descrierea stărilor obiectelor cuantice, precum și la gestionarea acestora. Concluziile trase din considerentele mecanicii cuantice contrazic adesea ceea ce suntem obișnuiți – experiența noastră „clasică”.
În al doilea rând, apar acum primele dispozitive șidispozitive construite pe principiile controlului sistemelor cuantice individuale, iar dezvoltarea lor face posibilă rezolvarea problemelor cărora supercalculatoarele moderne nu le pot face față. Puteți rezolva alte sarcini importante. De exemplu, să transmită informații în așa fel încât securitatea să fie garantată de legile fizice fundamentale, precum și să măsoare parametrii de mediu, temperatura, parametrii câmpurilor electromagnetice și așa mai departe cu precizia maximă admisă.
Decalajul dintre așteptările de la tehnologiile cuantice șiexistă un statut real al dezvoltării lor, dar nu este critic. Comunitatea de experți este destul de conservatoare, vorbește despre progres treptat și trecerea de la simplu la complex. Dacă te uiți la ceea ce s-a întâmplat în ultimii 25 de ani, este un salt colosal înainte. În domeniul calculului cuantic, am trecut de la demonstrarea principiilor de bază de funcționare a diferitelor tipuri de dispozitive de calcul cuantic la rezolvarea problemelor de calcul care sunt inaccesibile calculatoarelor clasice.
Alexei Fedorov
— Aveți semne că dezvoltarea în acest domeniu este demnă de atenție? Acum toată lumea se concentrează pe numărul de qubiți - este acesta un indicator obiectiv?
— Numărul de qubiți ca parametru separat nu esteajută la evaluarea stării dezvoltării calculului cuantic. Dacă sunteți interesat de vreo realizare științifică și doriți să înțelegeți starea acesteia, În măsura în care un rezultat sau altul merită atenție, există o rețetă simplă și foarte corectă - să verifici dacă rezultatele au fost verificate de comunitatea științifică.
De exemplu, Google înainte de demonstrația cuanticăExcelența a pregătit cu atenție un articol științific. Au lucrat la el mult timp, cred că aproximativ un an, pentru a convinge comunitatea științifică de corectitudinea concluziilor. Articolul a fost publicat împreună cu o cantitate colosală de materiale suplimentare într-una dintre cele mai respectate reviste științifice. Prin urmare, în ciuda problemelor de „supraîncălzire” și supraestimare a oportunităților, la evaluarea tehnologiilor, ar fi bine să ne uităm la stadiul publicațiilor științifice pe această temă în reviste de top.
Apropo de numărul de qubiți, comunitateaîncearcă să aleagă un număr ușor de înțeles pentru a explica tot progresul prin acesta. Prin urmare, vedem publicații despre 2, 10, 15, 5.000 de qubiți - dar ce înseamnă asta? Presupunerea mea prudentă este că în viitorul apropiat vom auzi din ce în ce mai mult nu despre numărul de qubiți, ci despre capacitatea sistemelor de a rezolva probleme reale.
Există o altă direcție a tehnologiilor cuantice -comunicațiile cuantice sau, mai precis, distribuția cheilor cuantice. Aici alte criterii sunt viteza de generare a cheilor, capacitatea de a integra soluții cuantice în infrastructura clasică. Mulți dintre ei evaluează evoluțiile mai sobru decât o singură metrică sau un parametru.
— Ce tehnologii din acest domeniu v-au interesat personal?
- Am început cu faptul că eram angajat în cuanticăcomunicații și criptografia post-cuantică. Acestea sunt două domenii legate de protecția informațiilor în epoca apariției unui computer cuantic. Dacă un computer cuantic este suficient de puternic – cu o mulțime de qubiți buni – va fi capabil să spargă unii dintre algoritmii criptografici actuali. Am dezvoltat o nouă generație de dispozitive de protecție a datelor, algoritmi și instrumente care pot fi contracarate de amenințări folosind un computer cuantic. Aceste tehnologii au ajuns deja într-o fază de maturitate și sunt dezvoltate nu de către RCC, ci de către companii individuale.
Accentul meu actual este pe calculul cuantic.Lucrăm în domeniul creării de algoritmi și software pentru viitoarele calculatoare cuantice. Principala provocare pentru întreaga comunitate de algoritmi cuantici este de a înțelege dacă este posibil să se obțină superioritate computațională în rezolvarea problemelor practice cu generațiile actuale sau viitoare de calculatoare cuantice.
Este securitatea datelor singura amenințare pe care o reprezintă computerele cuantice? Sau există alte aspecte de care să vă îngrijorați?
— Principala amenințare este în direcția furnizăriisecuritatea informatiei. Dar există și alte dificultăți - nu putem verifica rezolvarea unor probleme cu ajutorul calculatoarelor cuantice, prin urmare nu le putem folosi. Dar aceasta nu este o problemă unică - există și în supercalculatura clasică. La urma urmei, dacă un supercomputer într-o singură copie rezolvă o problemă, atunci cum se verifică această soluție? În calculul clasic, oamenii s-au gândit de zeci de ani la cum să facă acest lucru și la modul în care aceste instrumente pot fi adaptate pentru calculul cuantic.
- În domeniul AI și al învățării automate, se vorbește adesea despre reglementări externe, astfel încât tehnologia să nu scape de sub control. Există astfel de discuții și în tehnologiile cuantice sau este prea devreme să vorbim despre asta?
– Experiența de învățare automată va fi utilă pentrucalculatoare cuantice - plus sau minus vorbim despre același lucru. Dar cum să-l folosești? Cred că trebuie să avem încredere în tehnologiile complexe, chiar dacă nu înțelegem pe deplin cum funcționează. Va fi posibil să lucrăm cu aceste soluții și ne putem asigura că nu ne fac rău.
— Nu vă faceți griji că o reglementare stângace va opri progresul în acest domeniu?
Sunt un pozitivist tehnologic. Consider că orice tehnologie, în ciuda riscurilor, are în principal avantaje dacă este tratată cu prudență.
„Jurnalele de top rămân neutre – așa cum ar trebui să fie știința modernă”
— Este dificil să faci față tehnologiilor cuantice în Rusia? Cine este clientul principal acum, ce vrea să obțină ca rezultat?
— Există o tendință că statul este principalinvestitor în dezvoltarea tehnologiilor cuantice. Dacă te uiți la finanțare, cea mai mare parte a acesteia vine prin programe guvernamentale, așa-numitele foi de parcurs pentru dezvoltarea tehnologiilor cuantice. Sunt în toate țările tehnologice dezvoltate - SUA, țările UE, Canada, Japonia, Marea Britanie, Australia, China.
În plus, există o sumă mare de finanțarede la companii private și investitori. Banii privati vă permit să vă mișcați mult mai rapid și necesită o raportare mai ușoară. Și în unele zone, vedem cea mai bună performanță în startup-uri, undeva în corporațiile asociate în mod tradițional cu informatica. Tonul este dat de Google, IBM, Intel și universitățile lor partenere.
În Rusia, tendința de finanțare dinAvem și state, am adoptat o foaie de parcurs pentru dezvoltarea calculului cuantic, în cadrul căreia se lucrează la construirea mai multor procesoare cuantice și software cloud. Acestea sunt fonduri semnificative, dar totul este relativ. Într-o zi, după o prelegere în care am vorbit despre finanțare, un om de știință care lucrează în biotehnologie m-a abordat și s-a întrebat de ce se cheltuiesc atât de puțini bani în lume pe tehnologii cuantice.
— Cum se dezvoltă tehnologiile cuantice în Rusia? Există startup-uri care fac asta?
- Dinamic.Din punct de vedere istoric, multe pentru tehnologiile cuantice au fost inventate în URSS și Rusia. Dacă te uiți la premiile Nobel care au fost acordate pentru tehnologiile cuantice din primul val, acestea sunt asociate cu lucrările în domeniul fizicii la temperaturi joase, care a devenit baza calculului cuantic modern. Școala și interesul nostru s-au păstrat, totul este propice lucrului în această direcție. Chiar și ideea unui computer cuantic de Richard Fein în SUA și Yuri Mann, un matematician sovietic, a apărut în paralel.
Acum planurile sunt de a dezvolta un cuanticfier de călcat, procesoare pe diverse principii fizice. Practica arată că este posibil să se miște în această direcție. Acesta este un domeniu foarte competitiv, în fiecare zi apar idei noi la care trebuie răspuns. Sunt optimist - trebuie să oferi ceva nou și să te miști în propria ta direcție și să nu te bazezi complet pe ideile altora pentru a ajunge din urmă pe cineva într-o zi și, în viitor, pentru a depăși.
Există startup-uri cuantice.Am vorbit deja despre QRate și QApp, care se ocupă de criptografia cuantică și, respectiv, post-cuantică. În prezent lucrăm la lansarea unui startup în domeniul calculului cuantic.
— Lipsa finanțării este legată de orizontul lung de planificare în calculul cuantic?
— Da, investitorii privați au nevoie de rezultate clare șiorizonturi de timp adecvate. Investițiile publice ne permit să ne mișcăm puțin mai strategic. Dar pe măsură ce tehnologia se dezvoltă și se adaptează, aceste investiții vor crește și vor lua alte forme.
— Cum v-a afectat munca izolarea de comunitatea internațională a oamenilor de știință?
— A fost o perioadă foarte tulbure, care a puscolegi într-o poziție destul de dificilă. Dar am fost și rămânem deschiși la interacțiune. Dificultățile și obstacolele au apărut de cealaltă parte - adesea erau impuse de reguli administrative. Dar în ultima vreme văd o tendință pozitivă. Am continuat acele articole și lucrări comune pe care le-am planificat împreună cu colegii. Sper ca asta să continue.
Este greu de prezis, dar avem un timp destul de lungorizontul planificării comune a muncii. Deși este posibil să se deplaseze conform planului, dar există excese - uneori cercetătorii scriu comentarii ciudate despre necesitatea de a confirma sau infirma implicarea în anumite idei politice. Dar, în general, revistele de top rămân neutre - așa cum ar trebui să fie știința modernă. De exemplu, în ultima vreme, oamenii de știință ruși au continuat să publice în publicațiile Societății Americane de Fizică. Totul se păstrează, totul funcționează.
„Unii spun că nimeni nu are nevoie de tehnologii cuantice. Alții – că pot rezolva orice problemă”
- Există concepții greșite sau inexactități pe care le atrageți cel mai adesea în ochi?
- Principala este polaritatea opiniilor despre cuanticătehnologii. Unii spun că nimeni nu are nevoie de calcul cuantic, că nu va funcționa niciodată și că computerele cuantice nu pot fi construite. Astfel de articole științifice continuă să fie publicate și astăzi. Și există colegi hiperoptimiști care încearcă să folosească un computer cuantic pentru orice și să rezolve orice problemă.
Ambele puncte de vedere extreme mă facnedumerire, dar există și o poziție sensibilă. Încă mai avem motive să credem că un computer cuantic va oferi accelerare în anumite clase de probleme. Sunt pentru o abordare echilibrată, concentrată pe testarea ipotezelor, iar dacă unele dintre ele nu sunt confirmate, nu este nimic greșit în asta, sunt doar ipoteze.
De asemenea, este amuzant că fizicienii sunt aparent la inimăromantism. Prin urmare, uneori aleg nu cele mai de succes nume pentru lucrări sau fenomene științifice. De exemplu, există teleportarea cuantică. Adesea apare întrebarea: este posibil să teleportați o persoană folosind metode de teleportare cuantică? Dar trebuie să înțelegem că teleportarea cuantică nu este mișcarea fizică a masei dintr-un punct în altul, ci transferul stărilor cuantice.
Mulți termeni care apar în științificcomunitate, trebuie să explicați corect. De exemplu, pseudo-telepatia cuantică este un fenomen complet științific. Sau, să zicem, și homeopatia cuantică. Dacă priviți toate acestea cu un ochi nepregătit, poate apărea nedumerire. Dar, în acest caz, termenii sunt legați foarte îndepărtat de definiția canonică a telepatiei și homeopatiei.
— Pot oamenii obișnuiți să atingă computerele cuantice?
— Da, scrieți un algoritm cuantic de bază șipentru a vedea că se poate grăbi rezolvarea problemei în acest fel. Frumusețea unor astfel de algoritmi este că sunt destul de simpli și frumoși. Ele pot fi folosite pentru a înțelege cum funcționează calculul cuantic, pentru a vedea rolul întanglementării și suprapunerii în rezolvarea problemelor.
Sau poți veni într-o excursie la rusăcentru cuantic, pentru a vedea în ce stadiu sunt aceste tehnologii, cum sunt dezvoltate de o întreagă echipă de oameni de știință înainte de a deveni dispozitive care sunt efectiv utilizate în practică.
— De ce ești un tehno-optimist? Ce argumente aveți că tehnologia nu ne va face rău?
- Acest lucru se datorează în mare măsură faptului că totul nu areo parte clară. Istoria arată că aceeași realizare științifică sau tehnologie poate fi folosită în moduri diferite. De exemplu, tehnologia nucleară ne-a oferit atât energie, cât și un nou tip de armament.
Dar sunt optimist din cauza aspectelor pozitivetehnologia va fi folosită în continuare pentru a realiza progresul general. Acest lucru funcționează și cu calculul cuantic - dispozitivele și tehnologiile care pot proteja datele vor apărea mult mai devreme decât un computer cuantic care poate pirata orice. Astfel de pași vor ajuta la neutralizarea aspectelor negative și la maximizarea beneficiilor - acest lucru va funcționa atât cu învățarea automată, cât și cu biotehnologiile. Prin urmare, sunt convins că vom folosi computerele cuantice tocmai pentru a rezolva cele mai dificile probleme cu care se confruntă omenirea astăzi.
Citeste mai mult:
Arheologii au confirmat oficial legendele din Biblie
S-a dovedit ce se întâmplă cu celulele corpului când inima moare
Semnalul Starlink piratat pentru a fi folosit ca alternativă la GPS