«За останні 25 років у квантових технологіях відбувся колосальний прогрес»
— ЗМІ багато пишуть
— Квантові технології залучають великеувагу з кількох причин. По-перше, вони пов'язані з квантовою фізикою — дуже цікавою науковою теорією, яка описує найдрібніші об'єкти, з якими ми можемо взаємодіяти. Ця наука допомагає описувати стани квантових об'єктів, а також керувати ними. Висновки, що виходять із квантово-механічного розгляду, часто суперечать тому, до чого ми звикли — нашому «класичному» досвіду.
По-друге, зараз з'являються перші прилади тапристрої, побудовані за принципами управління окремими квантовими системами, та його розвиток дозволяє вирішувати завдання, із якими справляються сучасні суперкомп'ютери. Можна вирішувати інші важливі завдання. Наприклад, передавати інформацію так, щоб захищеність гарантувалася фундаментальними фізичними законами, а також із гранично допустимою точністю вимірювати параметри навколишнього середовища, температуру, параметри електромагнітних полів тощо.
Розрив між очікуваннями від квантових технологій тареальним статусом їхнього розвитку є, але він не критичний. Експертна спільнота досить консервативна, вона говорить про поступовий прогрес і перехід від простого до складного. Якщо подивитися на те, що сталося за останні 25 років, це колосальний стрибок уперед. У сфері квантових обчислень ми пройшли шлях від демонстрації базових засад роботи різного типу квантових обчислювальних пристроїв до вирішення обчислювальних завдань, які недоступні для класичних комп'ютерів.
Олексій Федоров
— У вас є якісь маркери того, що розробка у цій сфері варта уваги? Зараз усі наголошують на кількості кубитів — це об'єктивний показник?
— Кількість кубітів як окремий параметр не допомагає оцінити стан розвитку квантових обчислень.Якщо ви зацікавлені в науковому досягненні і хочете зрозуміти його статус, наскільки цеабо якийсь інший результат, гідний уваги, є один простий і дуже вірний рецепт— перевірити, чи результати були перевірені науковою спільнотою.
Наприклад, Google перед демонстрацією квантовогопереваги ретельно готували наукову статтю. Вони працювали над нею тривалий час, гадаю, близько року, щоб переконати наукову спільноту у коректності висновків. Стаття опублікована разом із колосальною кількістю додаткових матеріалів в одному з найавторитетніших наукових журналів. Тому, незважаючи на проблеми «перегрівання» та переоцінки можливостей, при оцінці технологій добре було б переглянути статус наукових публікацій на цю тему у провідних журналах.
Говорячи про кількість кубитів, спільнотанамагається вибрати одне зрозуміле число, щоб через нього пояснити весь прогрес. Тому ми бачимо публікації про 2, 10, 15, 5 000 кубітів, але що це означає? Моє обережне припущення в тому, що найближчим часом ми все частіше чутимемо не про кількість кубитів, а про можливості систем вирішувати реальні завдання.
Є ще одна сфера квантових технологій — квантовий зв'язок, або, точніше, квантовий розподіл ключів.Є й інші критерії , такі як швидкість генерації ключів і можливість інтеграції квантових рішень в класичну інфраструктуру.Багато з них більш тверезо оцінюють події, ніж окрему метрику або параметр.
— Які технології в цій сфері цікавлять особисто вас?
— Я починав із того, що займався квантовимикомунікаціями та постквантовою криптографією. Це два напрями, пов'язані із захистом інформації в епоху появи квантового комп'ютера. Якщо квантовий комп'ютер буде досить потужним — з великою кількістю добрих кубитів, він зможе зламувати деякі сучасні криптографічні алгоритми. Ми ж розробляли нове покоління пристроїв, алгоритмів та інструментів захисту даних, які можна протиставити загрозам із застосуванням квантового комп'ютера. Ці технології вже дійшли у зрілу фазу та розвиваються не РКЦ, а окремими компаніями.
Зараз я зосереджений на квантових обчисленнях, і ми працюємо над створенням алгоритмів і програмного забезпечення для майбутніх квантових комп'ютерів.Головний виклик для всієї спільноти, яка цікавиться квантовими алгоритмами, полягає в тому, щоб зрозуміти, чи можливо досягти обчислювальної переваги у вирішенні практичних завдань з нинішніми або майбутніми поколіннями квантових комп'ютерів.
— Збереження даних — це єдина загроза від квантових комп'ютерів? Чи є інші аспекти, про які варто турбуватися?
— Основна загроза йде у бік забезпеченняінформаційну безпеку. Але є й інші складності — вирішення деяких завдань за допомогою квантових комп'ютерів ми не можемо верифікувати, тому не можемо їх використовувати. Але це не унікальна проблема — вона є й у класичних суперкомп'ютерних обчисленнях. Адже якщо суперкомп'ютер у єдиному екземплярі вирішує якесь завдання, то як верифікувати це рішення? У класичних обчисленнях люди протягом багатьох десятиліть думали, як це зробити та як ці інструменти можна адаптувати для квантових обчислень.
— У галузі ІІ та машинного навчання часто говорять про зовнішнє регулювання, щоб технологія не вийшла з-під контролю. У квантових технологіях теж є такі розмови чи поки що рано про це говорити?
— Досвід машинного навчання буде корисним дляквантових комп'ютерів — плюс-мінус мова про одне й те саме. Але як його використати? Мені здається, треба довіряти складним технологіям, навіть якщо їхнє функціонування нам не цілком зрозуміле. З цими рішеннями можна буде працювати і зробити так, щоб вони нам не нашкодили.
— Ви не турбуєтеся, що незграбна регуляторика зупинить прогрес у цій галузі?
- Я технологічний позитивіст. Вважаю, що будь-яка технологія, незважаючи на ризики, несе переважно переваги, якщо до неї ставитися здорово.
«Провідні журнали залишаються нейтральними — такими, якою і має бути сучасна наука»
— Чи важко займатися квантовими технологіями у Росії? Хто зараз головний замовник, що він хоче отримати на виході?
— Є тренд на те, що держава — основнаінвестор у сфері розвитку квантових технологій. Якщо подивитися на фінансування, то основний обсяг йде через державні програми, так звані дорожні карти розвитку квантових технологій. Вони є у всіх розвинених технологічних країнах – США, країнах ЄС, Канаді, Японії, Великій Британії, Австралії, Китаї.
Крім цього, є великий обсяг фінансуванняз боку приватних компаній та інвесторів. Приватні гроші дозволяють рухатися значно швидше та вимагають більш простої звітності. І за деякими напрямками найкращі показники ми бачимо у стартапах, десь у корпораціях, традиційно пов'язаних з обчисленнями. Тон задають Google, IBM, Intel та їхні університети-партнери.
У Росії тенденція до фінансування віддержави теж є, у нас прийнято дорожню карту з розвитку квантових обчислень, в рамках якої триває робота з будівництва кількох квантових процесорів та хмарного софту. Це великі кошти, але все відносно. Якось після лекції, де я розповідав про фінансування, до мене підійшов учений, який займається біотехнологіями, і дивувався, чому так мало грошей у світі витрачається на квантові технології.
— Як квантові технології розвиваються у Росії? Чи є стартапи, які цим займаються?
- Динамічно.Історично багато чого для квантових технологій придумали в СРСР та Росії. Якщо подивитися на Нобелівські премії, які вручили за квантові технології першої хвилі, то вони пов'язані з роботами в галузі фізики низьких температур, які стали основою сучасних квантових обчислень. Наша школа і інтерес збереглися, все має в своєму розпорядженні для роботи в цьому напрямку. Навіть ідея квантового комп'ютера у Річарда Фейна у США та у Юрія Манна, радянського математика, виникла паралельно.
Зараз плани у тому, щоб розробляти квантовезалізо, процесори на різних фізичних засадах. Практика показує, що рухатися у цьому напрямі можна. Це дуже конкурентна сфера, щодня з'являються нові ідеї, на які потрібно реагувати. Я налаштований оптимістично — треба пропонувати щось нове і рухатися у своєму напрямку, а не повністю базувати свої розробки на чужих ідеях, щоб когось наздогнати, а в майбутньому й перегнати.
Я вже розповідав про QRate і QApps, які займаються квантовою і постквантовою криптографією відповідно.Зараз ми працюємо над запуском стартапу у сфері квантових обчислень.
— Чи пов'язаний брак фінансування з великим горизонтом планування квантових обчислень?
— Так, приватним інвесторам потрібні явні результати таадекватні часові горизонти. Державні інвестиції дозволяють рухатися трохи стратегічніше. Але з розвитком технології та її адаптації ці інвестиції будуть збільшуватися, набувати інших форм.
— Як на вашу роботу позначилася ізоляція від міжнародної спільноти вчених?
— Був дуже турбулентний період, що його поставивколег у досить тяжке становище. Але ми були і залишаємось відкриті до взаємодії. Складнощі та перепони з'явилися з того боку — часто вони були нав'язані адміністративними правилами. Але останнім часом я бачу позитивну тенденцію. Ми продовжили ті спільні статті та роботи, які планували із колегами. Сподіваюся, так буде далі.
Прогнозувати складно, але у нас досить довгийгоризонт планування спільних робіт. Поки що вдається рухатися за планом, але трапляються перегини — іноді науковці пишуть дивні коментарі про те, що треба підтвердити чи спростувати причетність до деяких політичних ідей. Але загалом провідні журнали залишаються нейтральними — такими, якою має бути сучасна наука. Скажімо, останнім часом російські вчені продовжили публікуватись у виданнях Американського фізичного товариства. Все збереглося, все працює.
Одні кажуть, що квантові технології нікому не потрібні. Інші — що вони зможуть вирішити будь-яке завдання»
— Чи є якісь помилки чи неточності, які вам найчастіше впадають у вічі?
— Основна — полярність думок щодо квантових.технологіях. Одні кажуть, що квантові обчислення нікому не потрібні, ніколи не працюватимуть, а квантові комп'ютери неможливо збудувати. Такі наукові статті продовжують виходити досі. А є гіпероптимістичні колеги, які намагаються використати квантовий комп'ютер для всього та вирішувати будь-які завдання.
Обидві крайні погляди викликають у менездивування, але є здорова позиція. У нас поки що є підстави вважати, що квантовий комп'ютер забезпечить прискорення в якомусь класі завдань. Я за зважений підхід, орієнтований на перевірку гіпотез, а якщо якісь з них не підтверджуються — у цьому немає нічого страшного, адже це просто гіпотези.
Ще кумедно, що фізики, мабуть, у глибині душіромантики. Тому вони іноді вибирають не найвдаліші назви для наукових праць чи явищ. Наприклад, є квантова телепортація. Часто постає питання: чи можна телепортувати людину методами квантової телепортації? Але треба розуміти, що квантова телепортація - це не фізичне переміщення маси з однієї точки в іншу, а передача квантових станів.
Багато термінів, які виникають у науковомуспільноті, треба правильно пояснювати. Наприклад, квантова псевдотелепатія — цілком наукове явище. Або, скажімо, квантова гомеопатія теж. Якщо подивитися на це непідготовленим поглядом, може виникнути здивування. Але в цьому випадку терміни мають дуже віддалене відношення до канонічного визначення телепатії та гомеопатії.
— Чи звичайні люди можуть торкнутися квантових комп'ютерів?
— Так, написати базовий квантовий алгоритм іпобачити, що так можна прискорити розв'язання задачі. Чарівність таких алгоритмів у тому, що вони досить прості та красиві. За ними можна зрозуміти, як працюють квантові обчислення, побачити роль заплутаності та суперпозиції у вирішенні завдань.
Або можна приїхати на екскурсію в Російськуквантовий центр, побачити на якій стадії ці технології, як їх розробляє ціла команда вчених, перш ніж вони стануть пристроями, які реально використовуються на практиці.
— Чому ви технооптиміст? Які у вас аргументи, що технології нам не зашкодять?
— Багато в чому це пов'язано з тим, що все не має.одного явного боку. Історія показує, що те саме наукове досягнення чи технологію можна використовувати по-різному. Наприклад, ядерні технології дали нам і енергію та новий тип озброєнь.
Але я оптиміст, бо позитивні сторонитехнології все одно використовуватимуться для досягнення загального прогресу. Це працює і з квантовими обчисленнями - пристрої та технології, що дозволяють захистити дані, з'являться набагато раніше, ніж квантовий комп'ютер, який здатний зламати будь-що. Такі кроки допоможуть нівелювати негативні сторони та максимізувати користь – це спрацює і з машинним навчанням, і з біотехнологіями. Тому я переконаний, що ми використовуватимемо квантові комп'ютери саме для вирішення найскладніших завдань, які сьогодні стоять перед людством.
Читати далі:
Археологи офіційно підтвердили оповіді з Біблії
З'ясувалося, що відбувається із клітинами тіла, коли вмирає серце
Сигнал Starlink зламали, щоб використовувати його як альтернативу GPS