Ruslanas Junusovas, Rusijos kvantinio centro generalinis direktorius, kalbėjo apie tai, ką naujoji technologija duos žmonijai
Žmonija artėja prie kito technologinio etapo, kuris pasaulį pakeis taip pat dramatiškai, kaip prisijaukinti ugnį, išradinėti ratą ar atrasti elektrą. Paskutinis kartas, kai toks „Rubicon“buvo perduotas prieš mūsų kartos akis, buvo susijęs su kompiuterių atsiradimu. Dabar, pasak mokslininkų, mes esame kelerių metų atstumu nuo kitos revoliucijos - kvantinio kompiuterio atsiradimo. Ir tai nėra tik gražūs žodžiai: Europos Sąjunga paskelbė, kad į „Quantum Flagship“programą investuos 1 milijardą eurų. Palyginimui, tai yra ketvirtadalis „Large Hadron Collider“- didžiausios mokslinės instaliacijos, kada nors sukurtos civilizacijos istorijoje, kainos.
Mūsų vieta naujame pasaulyje labai priklauso nuo to, ar Rusija prisijungs prie kvantinių lenktynių nugalėtojų skaičiaus, ar nepraleis kito technologinio šuolio. Būti nuošalyje būtų ypač įžeidu, nes grubiai tariant, du trečdaliai pirmaujančių pasaulio kvantinės fizikos profesorių turi rusiškas pavardes, nors jie dažnai dirba skirtinguose pasaulio universitetuose. Norėdami išnaudoti šį mūsų potencialą, Rusijos kvantų centras surinko geriausius protus konferencijoje Londone.
Apie tai, kodėl žmonėms reikalingos kvantinės technologijos, kalbėjausi su Rusijos kvantinio centro generaliniu direktoriumi, fizikos ir matematikos mokslų kandidatu Ruslanu Junusovu.
Pirmiausia Ruslanas atsakykite į naivų klausimą: kam mums apskritai reikalingi kvantiniai kompiuteriai? Kas tau netinka dabartinis? Iš tiesų, pagal Moore'o dėsnį ir taip kas dvejus metus elektroninių prietaisų galia padvigubėja, tad kodėl gi neišsprendus naujų problemų padidinant klasikinių kompiuterių skaičiavimo galimybes?
- Pačioje pradžioje Moore'o dėsnis buvo suformuluotas kitaip: kas 1,5 metų tranzistorių skaičius padvigubėja. Tačiau dabar pažanga lėtėja, o padvigubėja kas 2 metus. Dabar pažvelkime į kitus parametrus, pavyzdžiui, laikrodžio greitį, kuris lemia kompiuterio greitį. Čia mes pasiekėme lubas jau prieš 10 metų. Jei atsimenate, prieš 30 metų gerų prietaisų dažnis buvo 1 megahercas, po 20 metų mes pasiekėme 1 gigahercą, tai yra, procesorius pradėjo veikti 1000 kartų greičiau. Tada jie pasiekė 3 gigaHertz ir užsistovėjo sąstingis. Nes pasiekėme fizines ribas. Net grynai teoriškai mes negalime padidinti laikrodžio dažnio virš 10 gigahercų. Štai jums pavyzdys, kai technologijos patenka į tam tikras fizines ribas. Jei pažvelgsite toliau, pažodžiui po penkerių metų susidursime su dar viena kliūtimi. Jūs sakėte, kad pagal naują Moore'o įstatymo versiją tranzistorių skaičius mikroschemose turėtų padvigubėti. Ir netrukus priimsime faktą, kad vienas tranzistorius turi būti sudarytas iš atomų. O tai jau neįmanoma.
Ką daryti?
- Vienas iš sprendimų yra tik kvantiniai kompiuteriai. Jie leis jums greitai išspręsti kai kurias problemas, kurių paprastai nepasiekia klasikinis kompiuteris. Paprasčiausia programa yra sulaužyti kodus, iššifruoti slaptus pranešimus. Tai, ką reikės atlikti klasikiniu kompiuteriu, reikės milijardų metų, kvantinis kompiuteris, kurio talpa yra 1000 kubitų (kvitas yra informacijos elementas kvantiniame kompiuteryje, kaip šiek tiek klasikiniame kompiuteryje - autorius), tai padarys per kelias minutes. Kita kvantinio kompiuterio programa yra duomenų paieška didelėse duomenų bazėse. Šiais laikais didžiulis duomenų kiekis yra tiesiog saugomas neapdorojus, tikintis, kad kada nors atsiras didelė duomenų apdorojimo galia, galinti analizuoti šiuos duomenis. Kvantiniai kompiuteriai gali tai padaryti.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kokia tikimybė, kad pirmasis kvantinis kompiuteris bus rusiškas?
- Minimalus, nes kvantinis kompiuteris neatsiras per 1 dieną. Ta pati veiksmų seka: pirmiausia reikia padaryti vieną kubitą, tada 2, 10, 30 … Jau esant 300 kubitų, galite išspręsti daugybę problemų, kurios nėra superkompiuterių galios. Dabar tikimės, kad per artimiausius 3 metus pasirodys 50 kubitų universalūs kompiuteriai. Labiausiai tikėtina, kad tai įvyks JAV ar Europoje, dalyvaujant Amerikos kompanijoms. Palyginimui, Rusijoje buvo pradėtas projektas, skirtas sukurti kompiuterį su 2 kubitais. Tai reiškia, kad mes atsiliekame nuo pirmaujančių žaidėjų, tačiau vis dėlto patenkame į šalių, kurios kuria šias technologijas, ratą. Kol kas mūsų investicijų lygis yra nepalyginamas. Vien „Google“investuoja 100 milijonų dolerių į kvantinę plėtrą, o mes turime konsorciumą, kuris iš viso užsiima dviem kubitais, turi daug mažiau. Bet čia, kaip maratone: svarbu ne tik laimėti,bet tiesiog bėk. Nes jei baigsite bent antroje bangoje, gausite rinkos dalį. Šiandien tinkama užduotis Rusijai yra būti lyderių grupėje.
Ar galite įvertinti rinkos dydį? Kiek didelis yra jackpotas, dėl kurio kvantinių lenktynių dalyviai varžosi?
- Duoti skaičius yra visiškai nedėkinga, bet mes kažkaip apskaičiavome, kad puslaidininkių ir lazerių rinka yra apie 3 trln. USD per metus. Yra lūkesčių, kad naujoji rinka bus ne mažesnė. Kai kvantinės technologijos tikrai pateks į kiekvieną namą, rinka bus visiškai gigantiška.
O ką jie gali atnešti į visus namus? Kuo naudingas paprastas žmogus, jei kvantinis kompiuteris išsprendžia keblias mokslo problemas?
- Pavyzdžiui, paprastam žmogui patiks banko kortelės, iš kurių neįmanoma pavogti pinigų. Šią absoliučią apsaugą teikia kvantinė kriptografija. Beje, tokių saugių ryšių jau galima nusipirkti Vakaruose, o šiuos įrenginius planuojame turėti iki metų pabaigos. Kvantiniai kompiuteriai ir kvantiniai imitatoriai gali padėti rasti medžiagų, turinčių naujų savybių. Šiandien automobilis sveria 2 tonas ir sveria … 20 kilogramų. Galite pasiimti rankomis ir padėti kur nors ant lentynos. Fizikos požiūriu, čia nėra jokių draudimų, tačiau įprastos kompiuterinės technologijos neleidžia mums rasti tokių sprendimų. Kvantinis kompiuteris geba imituoti medžiagą, turinčią šias savybes. Arba superlaidumas kambario temperatūroje. Jie kovojo dėl šios problemos daugelį dešimtmečių, tačiau negali jos išspręsti. Tai visiškai pakeis mūsų gyvenimą:mes pamiršime, kokie yra energijos nuostoliai. Galėsime sukurti galingus magnetinius laukus, kuriuose tilps skraidantys automobiliai ir magnetinės levitacijos traukiniai. Jie skris lėktuvo greičiu ir yra labai pigūs.
Kalbate apie bendradarbiavimą su Vakarų partneriais. Ką mes galime jiems pasiūlyti? Mes neturime daug pinigų. Yra stiprių mokslininkų, tačiau daugelis jų šiandien dirba Vakarų universitetuose …
- Kaip bebūtų keista, turime daug mokslininkų, kurie sėkmingai save realizavo Vakaruose, tačiau grįžo ir atidarė laboratorijas Rusijoje. Mums labai naudinga remti tokius projektus. Taigi mūsų šalyje kuriamos mokyklos, turinčios pasaulinės patirties.
Jaroslavas KOROBATOVAS