Ruslan Yunusov- Rusya Kuantum Merkezi Genel Müdürü. Fizik alanında onur derecesiyle mezun oldu
BİKbir araştırma kuruluşudurkuantum fiziği alanında temel ve uygulamalı araştırmalar yürütür, kuantum etkilerinin kullanımına dayalı yeni teknolojilerin ve cihazların yaratılması ve ticarileştirilmesiyle uğraşır. Uzmanlar, ultra hassas sensörler, optik mikro boşluklar, kuantum bilgisayar unsurları (qubit'ler), kuantum kriptografi sistemleri ve diğerleri geliştiriyorlar. Merkez, 2016 yılında Rusya'da ticari hatlar üzerinden tamamen güvenli iletişim başlatan ilk merkez oldu; Mayıs 2017'de ise ülkenin ilk çok düğümlü kuantum ağını ve dünyanın ilk kuantum blok zincirini başlattı.
Kuantum işlemci, Rus gelişmeler ve yığın
- Kuantum teknolojilerinin gelişimi için yol haritası neler içeriyor?
— Yol haritası üç ana başlıktan oluşuyoralt teknolojiler: kuantum hesaplama, yani kuantum bilgisayarı, kuantum iletişimi ve kuantum sensörleri. Olgunluk açısından konuşursak, kuantum iletişimi bugün dünyadaki çözümlerle karşılaştırıldığında en rekabetçi olanıdır. Geçtiğimiz üç yılda liderlerle aradaki farkı büyük ölçüde azaltmayı başardık ve artık onlara yetişiyoruz. 2024 yılına kadar hedef dünya standartlarında bir çözüm üretip dünya pazarlarına girip cihazı orada satmak. Bahsettiğimiz hedefimiz dünya pazarının yüzde 8'i.
- RCC, bahsettiğiniz üç alanı da geliştiriyor mu?
- Kısmen.Kuantum iletişimi için kendi ekibimiz var ama Rusya'da iki araştırma grubu daha var. Kuantum hesaplamada bu geniş alanın bazı kısımlarını geliştiriyoruz, ancak hepsini değil. Kuantum hesaplamadan bahsedersek, pek çok kişi sorunun formülasyonunu tam olarak anlamıyor. Kuantum bilgisayardaki bir sorunu çözmek için yalnızca kuantum işlemciye sahip olmak yeterli değildir. Bunu yönetebilmeniz gerekiyor ve ardından tüm yığını çözmek için bir işletim sistemine, algoritmalara sahip olmanız gerekiyor.
- Bir bilgisayardan bahsedersek, şu anki görevler neler? Bir IBM bilgisayar örneğini düşünürsek.
- Bak şimdi söylediğin şey şubirinci seviye soru, donanım. Düzgün çalışması için işlemcinin kendisi nasıl oluşturulur? Ve üzerine inşa edilebileceği birkaç farklı teknolojik temel var: süperiletkenlik veya soğuk atomlar ve soğuk iyonlar. Beş yıl içinde hangisinin kazanacağı belli değil.
- Hepsi tek bir çözüme kavuşacak mı, tüm teknolojiler aynı anda piyasada olmayacak mı?
- Büyük olasılıkla, er ya da geç bir şey olacakyalnız. Neden? Örneğin klasik işlemcilerin hepsi aynı teknoloji üzerine kuruludur. Her ne kadar teorik olarak farklı olanları yapmak mümkün olsa da. Bunun birkaç nedeni var: yatırım, verimlilik vb. Artık hangi teknolojinin kazanacağı belli değil. Süperiletken kübitlerin kullanım ömrü gibi teknolojik sorunları var ancak tek sorun bu değil. Kayıt ve okumanın doğruluğu da çok önemlidir. Ve sonra - yeterince büyük, ölçeklenebilir bir sistemin nasıl oluşturulacağı. Bu asıl soru. Ele alınması gereken birçok parametre var. İyi bir işlemci ürettiğinizi düşünelim. Bilgisayarınız tek işlemcide çalışmayacaktır. Ayrıca hata düzeltme algoritmalarına, düzeltme kodlarına, sorunları çözmek için algoritmalara, işletim sisteminin kendisine, bir programlama diline, sektöre yönelik bir arayüze ihtiyacımız var ki sorunu indirip çözüme ulaşın.
- İşlemci ile aynı anda inşa edilebilir?
- Elbette, bu yapılır. Örneğin, insanlar soyut bir kuantum bilgisayar için programlama dilleri yazarlar. Veya faktoring sayıları için kuantum algoritmaları, başka bir şey - genellikle evrensel denilen soyut kuantum bilgisayar için yapılırlar. İnsanlar yazılım yazarken, üst düzey programlar, hangi işlemciye yapılacağını düşünmez, mantık düzeyinde yazarlar. Benzer şekilde, algoritmalar mantık düzeyinde geliştirilir.
Kuantum bilgisayarlar tarımda bile gelecek
- Bize kuantum sensörlerinden bahseder misiniz?
— Kuantum sensörüne bir örnek —süper iletken kuantum bilgisayarı, kübitler gibi süper iletken durumdaki bir zinciri kullanır. Ve yaşamla ilgili sorun, herhangi bir dış rahatsızlığın bu durumu yok etmesidir. Aynı tasarım, kendisini yok eden dış alanların dedektörü olarak kullanılırsa, manyetik alanlar çok doğru bir şekilde ölçülebilir. Manyetik alanların en doğru ölçümleri aynı kübit teknolojisi kullanılarak, ancak farklı bir biçimde gerçekleştirilir. Tek tek atomları kullanabilirsiniz; örneğin, bir elmas kristaline yerleştirilmiş nitrojen atomları. Aynı manyetik alanı, sıcaklığı veya yerçekimini ölçmek için kullanılabilecek kadar izole edilmişlerdir. Bu zaten laboratuvarlarda oluyor ama endüstriyel ürünlere geçmek gerekiyor. Bunlar çok küçük, enerji tasarruflu ve hassas sensörler olacak.
- Bilgilendirme sonunda kuantumteknoloji tüm dallarda gelecek. Ve neden bütün endüstrilerde? Sıradan bilgisayarlarla bir benzetme yaptınız, ancak birçok sektörde sıradan bilgisayarlar tüm sorunları çözüyor.
-Evet, ancak geleneksel bilgisayarlar ortaya çıktığında tüm endüstrilerde onlara ihtiyaç duyulmuyordu. 50 yıl önce herkesin bilgisayara ihtiyacı yoktu ve insanlar "evet benim ihtiyacım yok" diyordu. Ve bugün böyle tek bir endüstri yok...
- Aynı şeyin kuantum olanla da olacağını mı düşünüyorsun?
- Hala güç varken, kafayeni zorluklar geliyor. Burada da, örneğin, yapay zeka - gerektiğinde, her yerde veya değil? Evet, hemen hemen her yerde. Daha erişilebilir, basit, birleştirilebilir hale gelip daha geniş bir problem sınıfını çözdükçe, her yerde kullanılacak. Kuantum bilgisayar, çeşitli sorunlara çözüm sağlayan temel bir teknoloji gibidir. Bu teknoloji geliştikçe tarıma, sanayi sektörüne ve bankacılık sektörüne gelecektir.
- 2024 yılı demiştin. Ancak, teknolojilerin işletmeler için uygun fiyatlarından bahsedersek, hatta büyük teknolojiler bile olsa, bu tür teknolojilerin şirketler tarafından ne zaman sağlanabileceği hakkında ne konuşabiliriz?
— Burada bir sorun var: Ne kadara ihtiyaç olduğu belli değilKuantum bilgisayarını ölçeklendirmenin teknolojik sorunlarını çözmenin zamanı geldi. Belki üç yıl, belki daha fazla. Bazen uygulama aşamasına geldiğinizde çözülmesi birkaç yıl sürecek teknik bir sorunla karşılaşırsınız. Bazen normal hareket edersin. Şu ana kadar bir hareketlenme var gibi görünüyor ama bu çok açık değil. Bu nedenle beş yıllık bir süreçte maliyet etkin çözümlerin önerilmesi bekleniyor.
Erişim hakkında - herkesin satın alması gerekmeyecekkuantum bilgisayarının kuantum hesaplama yeteneklerini denemek. Zaten teknolojiyi test etmek için IBM bilgisayarına bulut erişimi sağlıyor. Ve burada, yol haritası çerçevesinde, bir bulut platformu oluşturmaya doğru ilerlemelerini öneriyoruz. Böylece herkes bir bilgisayar satın almadan çığır açan teknolojiyi test edebilir
- Öyleyse, örneğin, diğer kuruluşların erişebileceği RCC'ye inşa edilmiş bir bilgisayar mı olacak?
- RCC'de mutlaka değil, her yerde olabilirtarafından inşa Ve ana fikir bu platformun farklı bilgisayarlara erişimi olacak olmasıdır. Çünkü şimdi evrensel kuantum bilgisayarlar, simülatörler var, kuantumdan ilham alan klasik algoritmalar var, sadece klasik bilgisayarlar var. Ve görevin doğasına ve karmaşıklığına bağlı olarak, ilgili sisteme hatalar için gönderilir. Tıpkı şimdi olduğu gibi, içinde bir işlemci, içinde bir yardımcı işlemci var ve bir de grafik işlemci var. Ve görevin ne olduğuna göre, sistem çözümü çözmek için nereye gönderileceğini belirler. Yani burada: Göreve bağlı olarak, platform, onu çözmeyi denemek için daha iyi olanı anlamalıdır. Ve bir bilgisayarla değil, birkaçıyla ve aynı zamanda simülatörlerle çalışmak.
“Kuantum bir bilgisayar göründüğünde, tüm şifreleme sistemlerini kırabilir.” Bu an için hazır mıyız?
- Kuantum iletişimi buna karşı koruma sağlar. Rusya'da, özellikle, kuantum anahtar dağıtım kurulumları olarak adlandırılan bağlı kuruluşu Qrate tarafından uygun çözümler geliştirilmiştir. Yarın bu sorun ortaya çıkarsa, bir gün içinde çözülmeyecektir, çünkü altyapı için zaman alır. Artı, hala yeni tür algoritmalar var - kuantum sonrası algoritmalar denilen - bunlar da henüz uygulanmadı. Tamamen silahlı olan kuantum bilgisayarların görünümünü karşılamak için çaba sarf ediyoruz.
Kuantum iletişimi- iletilen verileri koruyan iletişim ağlarıkuantum mekaniğinin temel yasalarını kullanan veriler. Bunlar sözde kuantum kriptografisinin pratik bir uygulamasıdır. Kuantum hesaplama ve kriptografi sistemlerinin önemli bir unsurunu oluştururlar. Fiziksel olarak ayrılmış kuantum sistemleri arasında bilginin taşınmasına izin verir. Dağıtılmış hesaplamada, bir ağdaki ağ düğümleri, kuantum kapıları gibi davranarak bilgiyi işleyebilir. Anahtar dağıtım algoritmaları kullanılarak güvenli veri aktarımı sağlanabilir.
Kuantum Sonrası Şifreleme- kriptografinin kalan kısmıkuantum bilgisayarların ve saldırıların ortaya çıkışıyla alakalı. Kuantum bilgisayarları, geleneksel şifreleme algoritmalarını hesaplamada klasik bilgisayar mimarilerine göre önemli ölçüde daha hızlı olduğundan, modern şifreleme sistemleri saldırılara karşı potansiyel olarak savunmasız hale gelir. Çoğu geleneksel kriptosistem, Shor algoritması kullanılarak yeterince büyük kuantum bilgisayarlarda kolayca çözülebilecek tamsayı çarpanlara ayırma problemlerine veya ayrık logaritma problemlerine dayanır.
- Beş yıl içinde kuantum teknolojilerinin işletmeye girmeye başlayacağını mı söylüyorsunuz?
- Bilgisayarlar beş yıllık ufukta görünecek,ilk uygun maliyetli problemleri çözmeye başlayacak. Bu, çarpanlara ayırma görevi - en zorlarından biri, ilk aşamada çözülmeyecek. Bunun için, örneğin, bazı ilk malzemelerin modellenmesinden daha fazla güç gerekir. Optimizasyon problemleri için gereklilikler, belki faktörizasyondan daha az. Yani, şimdi farklı sorunları çözen birkaç düzine kuantum algoritması var. Shor’in kesecek olan faktoringi yapan algoritması oldukça zahmetli.