20082017Sun

Back События Наука Зачем мы делаем квантовый компьютер? Потому что классический себя исчерпал!

Зачем мы делаем квантовый компьютер? Потому что классический себя исчерпал!

  • PDF
04

Генеральный директор Российского квантового центра Руслан Юнусов рассказал о том, что даст человечеству новая технология

Человечество приближается к очередному технологическому рубежу, который изменит мир столь же кардинально, как приручение огня, изобретение колеса или открытие электричества. Последний раз подобный рубикон был пройден на глазах нашего поколения и был связан с появлением компьютеров. Сейчас, как утверждают ученые, мы находимся на расстоянии нескольких лет от очередной революции - появления квантового компьютера. И это не просто красивые слова: Евросоюз объявил о том, что инвестирует в программу "Квантовый флагман" 1 миллиард евро. Для сравнения это четвертая часть стоимости Большого адронного коллайдера - крупнейшей научной установки, которая когда-либо создавалась в истории цивилизации.

От того войдет ли Россия в число стран-победительниц квантовой гонки или проморгает очередной технологический скачок, во многом зависит наше место в новом мире. Оказаться на обочине было бы особенно обидно, потому что грубо говоря, две трети ведущих профессоров квантовой физики в мире имеют русские фамилии, хотя зачастую и работают в разных университетах планеты. Чтобы использовать этот наш потенциал, Российский квантовый центр собрал лучшие умы на конференции в Лондоне.

О том, зачем нужны народу квантовые технологии я поговорил с генеральным директором Российского квантового центра, кандидатом физико-математических наук Русланом Юнусовым.

- Руслан, для начала ответьте на наивный вопрос: а зачем вообще нужны квантовые компьютеры? Чем вас нынешние не устраивают? Ведь согласно закону Мура и так каждые два года мощности электронных устройств удваиваются, так почему бы новые задачи не решить, наращивая вычислительные способности классических ЭВМ?

- В самом начале закон Мура формулировался по другому: количество транзисторов удваивается каждые 1,5 года. Но сейчас прогресс замедляется и удвоение происходит уже каждые 2 года. А теперь давайте посмотрим на другие параметры, например, на тактовую частоту, которая определяет скорость работы компьютера. Здесь мы достигли потолка уже 10 лет назад. Если вспомнить, 30 лет назад у хороших устройств частота была 1 мегаГерц, спустя 20 лет мы достигли показателя 1 гигаГерц, то есть процессор стал работать быстрее в 1000 раз. А потом достигли 3 гигаГерц и наступила стагнация. Потому что мы добрались до физических пределов. Даже чисто теоретически тактовую частоту мы не можем увеличить выше 10 гигаГерц. Вот вам пример, когда технология упирается в какие-то физические пределы. Если посмотреть дальше, то буквально лет через пять мы упремся в другой барьер. Вы говорили, что согласно новой редакции закона Мура количество транзисторов в микросхемах должно удваиваться. И скоро мы подойдем к тому, что отдельный транзистор должен состоять из атомов. А это уже невозможно.

- Что же делать?

- Одно из решений это как раз квантовые компьютеры. Они позволят быстро решать некоторые задачи, которые вообще недоступны классическому компьютеру. Самое простое применение это взламывать коды, расшифровывать секретные сообщения. То, на что классическому компьютеру понадобится миллиарды лет, квантовый компьютер мощностью в 1000 кубит (кубит это элемент информации в квантовом компьютере, как бит в классической ЭВМ - авт.) сделает за минуты. Другое применение квантового компьютера это поиск данных в больших базах. Сейчас огромное количества данных просто сохраняются без обработки, в надежде, что когда-нибудь появятся большие вычислительные мощности, которые смогут эти данные проанализировать. Вот квантовые компьютеры смогут это сделать.

- Каковы шансы, что первый квантовый компьютер будет российским?

- Минимальны, потому что квантовый компьютер не появится за 1 день. Это же последовательность шагов: сначала надо сделать один кубит, потом 2, 10, 30... Уже при 300 кубитах можно решать круг задач, которые не под силу суперкомпьютерам. Сейчас мы ждем, что в ближайшие 3 года появятся универсальные компьютеры с 50 кубитами. Скорее всего, это произойдет в США или в Европе при участии американских компаний. Для сравнения в России запущен проект по созданию компьютера с 2 кубитами. То есть мы отстаем от ведущих игроков, но все-таки входим в круг стран, которые развивают эти технологии. Пока у нас уровень инвестиций несоизмерим. Одна только компания Google вкладывает в квантовые разработки 100 миллионов долларов, а у нас консорциум, который занимается двумя кубитами в сумме имеет гораздо меньше. Но тут как в марафоне: важно не только победить, но просто добежать. Потому что если ты финишировал хотя бы во второй волне, то получишь долю рынка. Сегодня адекватная задача для России – быть в группе лидеров.

- Можете оценить размер рынка? Насколько велик джек-пот, за который борются участники квантовой гонки?

- Называть цифры совершенно неблагодарное дело, но мы как-то оценивали, что рынок полупроводников и лазеров это порядка 3 триллионов долларов в год. Есть ожидания, что новый рынок будет не меньше. Когда квантовые технологии действительно войдут в каждый дом рынок будет совершенно гигантский.

- А что они могут принести в каждый дом? Какой прок обычному человеку от того, что квантовый компьютер решает мудреные научные задачки?

- Например, обычному человеку понравятся банковские карты, с которых невозможно украсть деньги. Эту абсолютную защиту дает квантовая криптография. Кстати такие защищенные коммуникации уже сейчас можно купить на Западе, а мы планируем иметь эти устройства к концу года. Квантовые компьютеры и квантовые симуляторы могут позволить найти материалы с новыми свойствами. Сегодня автомобиль весит 2 тонны, а будет весить... 20 килограмм. Его можно будет поднять рукой и поставить куда-нибудь на полку. С точки зрения физики никаких запретов здесь нет, но обычные компьютерные технологии не позволяют нам находить такие решения. А квантовый компьютер способен смоделировать материал с такими свойствами. Или сверхпроводимость при комнатной температуре. Над этой проблемой уже много десятков лет бьются, а решить не могут. А это вообще полностью перевернет нашу жизнь: мы забудем, что такое потери электроэнергии. Мы сможем создавать мощные магнитные поля, которые будут удерживать на весу «летающие» автомобили и поезда на магнитной подушке. Они будут перемещаться со скоростью самолета и стоить очень дешево.

- Вы говорите о сотрудничестве с западными партнерами. А что мы можем им предложить? Денег у нас не много. Есть сильные ученые, но многие из них сегодня работают в западных университетах...

- У нас, как ни странно, достаточно много ученых, которые успешно себя реализовали на Западе, но вернулись и запустили лаборатории в России. Такие проекты для нас поддерживать очень полезно. Тем самым создаются школы с мировым опытом внутри нашей страны.

Источник