Руслан Юнусов- Генеральний директор Російського квантового центру. Закінчив з відзнакою фізичний
РКЦ- Дослідницька організація, якапроводить фундаментальні та прикладні дослідження в галузі квантової фізики, займається створенням та комерціалізацією нових технологій та пристроїв, заснованих на використанні квантових ефектів. Фахівці розробляють надчутливі сенсори, оптичні мікрорезонатори, елементи квантових комп'ютерів (кубіти), системи квантової криптографії та інші. У 2016 році Центр першим у Росії запустив абсолютно захищений зв'язок у комерційних лініях, у травні 2017 року — першу в країні багатовузлову квантову мережу та перший у світі квантовий блокчейн.
Квантовий процесор, російські розробки і стек
- Що включає в себе дорожня карта з розвитку квантових технологій?
— Дорожня карта включає три основнісубтехнології: квантові обчислення, тобто квантовий комп'ютер, квантові комунікації та квантові сенсори. Якщо говорити з погляду зрілості, квантові комунікації сьогодні у нас є найбільш конкурентоспроможними порівняно з рішеннями у світі. За останні три роки нам удалося сильно скоротити відрив від лідерів, і ми зараз їх уже наздоганяємо. Завдання до 2024 року зробити рішення світового рівня і вийти на світові ринки, продавати там уже пристрій. Наш цільовий показник, про який ми говоримо, це 8% від світового ринку.
- РКЦ розробляє всі три напрями, про які ви сказали?
- Частково.За квантовими комунікаціями у нас своя команда, але в Росії є ще дві дослідні групи. У квантових обчислення ми якісь частини цього великого поля розробляємо, але не всі. Якщо говорити про квантові обчислення — багато людей не зовсім коректно розуміють постановку завдання. Щоб розв'язати задачу на квантовому комп'ютері, недостатньо мати просто квантовий процесор. Потрібно вміти керувати ним, а далі треба мати умовно операційну систему, алгоритми вирішувати весь стек.
- Які зараз завдання, якщо говорити про комп'ютер - підвищувати час життя кубітів? Якщо розглядати на прикладі комп'ютера IBM.
— Дивіться, те, що ви зараз кажете, — цепитання першого рівня, hardware. Як збудувати сам процесор, щоб він нормально працював. І є кілька різних технологічних баз, на яких можна його побудувати — надпровідність або холодні атоми та холодні іони. Незрозуміло, хто з них виграє за п'ять років.
- Це все прийде до одного рішення, на ринку не буде всіх технологій одночасно?
— Швидше за все, рано чи пізно прийде до чогось.одному. Чому? Ось, наприклад, класичні процесори – всі побудовані на одній технології. Хоча теоретично можна було зробити різні. І причин тому кілька — інвестиції, ефективність тощо. Просто зараз незрозуміло, яка технологія переможе. Існують технологічні проблеми з надпровідними кубитами, наприклад, час життя, але це не єдине питання. Точність запису та зчитування теж дуже важлива. А далі — як побудувати досить велику систему, що масштабується. Це головне питання. Там багато параметрів, які треба вирішувати. Уявімо, що ви збудували хороший процесор. У вас комп'ютер не почне працювати на одному процесорі. Потрібні ще й алгоритми виправлення помилок, коди корекції, потрібні алгоритми розв'язання задач, сама операційна система, мова програмування, інтерфейс для індустрії, щоб можна було завантажити завдання та отримати рішення.
- Це можна будувати одночасно з процесором?
- Звичайно, так і робиться. Наприклад, люди пишуть мови програмування для абстрактного квантового комп'ютера. Або квантові алгоритми по факторизации чисел, ще чогось - вони робляться взагалі для абстрактного квантового комп'ютера, так званого універсального. Коли люди пишуть софт, високорівневі програми, вони не думають, на якому процесорі це буде зроблено, - пишуть на рівні логіки. Так само і тут - на рівні логіки розробляються алгоритми.
Квантові комп'ютери прийдуть навіть в сільське господарство
- Можете розповісти про квантові сенсори?
— Один із прикладів квантового сенсора.надпровідниковий квантовий комп'ютер Як кубити в ньому використовується такий ланцюжок у надпровідному стані. І проблема часу життя в тому, що будь-які зовнішні обурення руйнують цей стан. Якщо цю ж конструкцію використовувати як детектор зовнішніх полів, які її руйнують, можна дуже точно вимірювати магнітні поля. Найточніші вимірювання магнітних полів здійснюються якраз за допомогою цієї технології кубитів, тільки в іншій іпостасі. Можна використовувати окремі атоми, наприклад, атоми азоту, поміщені в кристал алмазу. Вони так ізольовано розташовані, що з їх допомогою можна вимірювати самі магнітні поля, або температуру, або гравітацію. У лабораторіях це вже відбувається, але потрібно переходити до промислових продуктів. Це будуть дуже маленькі, енергоефективні та чутливі сенсори.
- Наприкінці брифінгу ви сказали, що квантовітехнології прийдуть в усі галузі. А навіщо вони у всіх галузях? Ви провели аналогію зі звичайними комп'ютерами, але в багатьох галузях звичайні комп'ютери вирішують всі завдання.
-Так, але коли з'являлися звичайні комп'ютери, вони не були потрібні у всіх галузях. 50 років тому не всім були потрібні комп'ютери, і люди казали: так, мені він не потрібний. А сьогодні немає жодної такої галузі.
- Чи вважаєте, те ж саме станеться з квантовим?
- Коли у тебе ще є потужності, в головуприходять нові завдання. Так само і тут, наприклад, штучний інтелект - де потрібен, всюди чи ні? Так, практично скрізь. Просто в міру того, як він стане більш доступним, простим, інтегрованим і буде вирішувати більш широкий клас задач, він почне використовуватися всюди. Квантовий комп'ютер - це як низлежащего технологія, яка забезпечує вирішення різних завдань. У міру розвитку цієї технології вона буде приходити і в сільське господарство, і в промисловий сектор, і в банківську сферу.
- Ви сказали про 2024 рік. Але якщо говорити про доступність за ціною технологій для бізнесу, навіть великого, то про які терміни можна говорити, коли подібні технології зможуть собі дозволити компанії?
- Тут одна проблема - не зрозуміло, скільки потрібночасу для вирішення технологічних проблем масштабування квантового комп'ютера. Можливо, три роки, може, й більше. Іноді, буває, ти доходиш до стадії реалізації, і бачиш технічну проблему, вирішення якої триватиме кілька років. Буває, що нормально рухаєшся. Поки що рух іде, але це неочевидно. Тому на горизонті п'яти років очікується, що буде запропоновано економічно ефективні рішення.
Про доступ - не всім треба буде купуватиквантовий комп'ютер, щоб спробувати можливості квантових обчислень. Вже зараз для того, щоб протестувати технологію, IBM дає хмарний доступ до свого комп'ютера. І ось ми пропонуємо в рамках дорожньої карти рухатися до того, щоб зробити хмарну платформу. Щоб кожен міг не купуючи комп'ютер протестувати проривних технологію
- Тобто це буде комп'ютер, побудований, наприклад, в РКЦ, до якого можуть отримати доступ інші організації?
- Не обов'язково в РКЦ, він де завгодно може бутипобудований. І головна ідея в тому, що ця платформа буде мати доступ до різних комп'ютерів. Тому що зараз є універсальні квантові комп'ютери, симулятори, є квантово-натхненні класичні алгоритми, є просто класичні комп'ютери. І в залежності від характеру і складності завдання вона направляється для прорахунків на відповідну систему. Так само, як і зараз у нас є процесор, всередині нього співпроцесор, і ще є графічний процесор. І від того, яке завдання стоїть, система визначає, куди її відправити вирішувати. Так і тут: платформа повинна в залежності від завдання розуміти, де краще її спробувати вирішувати. І працювати не з одним комп'ютером, а з кількома, і ще й з симуляторами.
- Коли з'явиться квантовий комп'ютер, він зможе зламати всі системи шифрування. Чи готові ми до цього моменту?
- Квантові комунікації захищають від цього. У Росії розроблені відповідні рішення, зокрема - нашою дочірньою компанією Qrate, так звані установки квантового розподілу ключа. Якщо завтра ця проблема виникне, то вона не буде вирішена за один день, тому що потрібен час на інфраструктуру. Плюс є ще нові типи алгоритмів - так звані постквантовие алгоритми - вони теж ще поки не впроваджені. Ми докладаємо зусиль, щоб зустріти появу квантових комп'ютерів у всеозброєнні.
квантові комунікації- комунікаційні мережі, що захищають переданідані із використанням фундаментальних законів квантової механіки. Є практичною реалізацією так званої квантової криптографії. Вони формують важливий елемент квантових обчислень та систем криптографії. Допускають транспортування інформації між фізично розділеними квантовими системами. У розподілених обчисленнях мережні вузли мережі можуть обробляти інформацію, виконуючи функцію квантових вентилів. Безпечна передача даних може бути реалізована за допомогою алгоритмів розподілу ключів.
Постквантовая криптографія- частина криптографії, яка залишаєтьсяактуальною при появі квантових комп'ютерів та атак. Так як за швидкістю обчислення традиційних криптографічних алгоритмів квантові комп'ютери значно перевершують класичні комп'ютерні архітектури, сучасні криптографічні системи стають потенційно вразливими до атак. Більшість традиційних криптосистем спирається на проблеми факторизації цілих чисел або задачі дискретного логарифмування, які легко можна вирішити на досить великих квантових комп'ютерах, що використовують алгоритм Шора.
- Ви говорите, що квантові технології розпочнуть впровадження в бізнес вже в межах п'яти років?
- На горизонті п'яти років з'являться комп'ютери,які почнуть вирішувати перші економічно ефективні завдання. Ось завдання факторизації - одна зі складних, вона не буде вирішуватися на першому етапі. Для неї потрібні, наприклад, великі потужності, ніж для моделювання якісь перші матеріалів. За завданням оптимізації вимоги, можливо, менше, ніж за факторизации. Тобто зараз є кілька десятків квантових алгоритмів, які вирішують різні завдання. Алгоритм Шора, який робить факторизацию, який буде зламувати, - він досить вимогливий.