Rusłan Junusow, dyrektor generalny Rosyjskiego Centrum Kwantowego, mówił o tym, co nowa technologia da ludzkości
Ludzkość zbliża się do kolejnego technologicznego kamienia milowego, który zmieni świat tak dramatycznie, jak ujarzmienie ognia, wymyślenie na nowo koła lub odkrycie elektryczności. Ostatni raz, kiedy taki Rubikon przeszedł na oczach naszego pokolenia, był związany z pojawieniem się komputerów. Teraz, zdaniem naukowców, dzieli nas kilkanaście lat od kolejnej rewolucji - pojawienia się komputera kwantowego. I to nie są tylko miłe słowa: Unia Europejska zapowiedziała, że zainwestuje 1 miliard euro w program Quantum Flagship. Dla porównania to jedna czwarta kosztu Wielkiego Zderzacza Hadronów - największej instalacji naukowej, jaka kiedykolwiek powstała w historii cywilizacji.
Nasze miejsce w nowym świecie w dużej mierze zależy od tego, czy Rosja dołączy do grona krajów, które wygrały wyścig kwantowy, czy też przegapi kolejny skok technologiczny. Znajdowanie się na uboczu byłoby szczególnie obraźliwe, ponieważ z grubsza biorąc, dwie trzecie czołowych profesorów fizyki kwantowej na świecie nosi rosyjskie nazwiska, chociaż często pracują na różnych uniwersytetach na świecie. Aby wykorzystać nasz potencjał, Rosyjskie Centrum Kwantowe zebrało najlepsze umysły na konferencji w Londynie.
Rozmawiałem z dyrektorem generalnym Rosyjskiego Centrum Kwantowego, Kandydatem Nauk Fizycznych i Matematycznych Rusłanem Junusowem o tym, dlaczego ludzie potrzebują technologii kwantowych.
Rusłan, najpierw odpowiedz na naiwne pytanie: po co nam w ogóle komputery kwantowe? Co ci obecnie nie odpowiada? Rzeczywiście, zgodnie z prawem Moore'a, a więc co dwa lata, moc urządzeń elektronicznych podwaja się, dlaczego więc nie rozwiązać nowych problemów poprzez zwiększenie mocy obliczeniowej klasycznych komputerów?
- Na samym początku prawo Moore'a zostało sformułowane inaczej: liczba tranzystorów podwaja się co 1,5 roku. Ale teraz postęp zwalnia i co 2 lata następuje jego podwojenie. Przyjrzyjmy się teraz innym parametrom, na przykład szybkości zegara, która określa prędkość komputera. Tutaj już 10 lat temu osiągnęliśmy pułap. Jeśli pamiętacie, 30 lat temu dobre urządzenia miały częstotliwość 1 megaherca, 20 lat później osiągnęliśmy 1 gigaherc, czyli procesor zaczął pracować 1000 razy szybciej. A potem osiągnęli 3 gigaHertz i nastąpiła stagnacja. Ponieważ dotarliśmy do fizycznych ograniczeń. Nawet czysto teoretycznie nie możemy zwiększyć częstotliwości zegara powyżej 10 gigaherców. Oto przykład dla Ciebie, kiedy technologia napotyka pewne fizyczne ograniczenia. Jeśli spojrzysz dalej, dosłownie za pięć lat napotkamy kolejną barierę. Powiedziałeś, że zgodnie z nową wersją prawa Moore'a liczba tranzystorów w mikroukładach powinna się podwoić. Wkrótce dojdziemy do tego, że pojedynczy tranzystor musi składać się z atomów. A to już jest niemożliwe.
Co robić?
- Jednym z rozwiązań są po prostu komputery kwantowe. Pozwolą ci szybko rozwiązać niektóre problemy, które są generalnie niedostępne dla klasycznego komputera. Najprostszą aplikacją jest łamanie kodów, odszyfrowywanie tajnych wiadomości. To, co klasyczny komputer zajmie miliardy lat, komputer kwantowy o pojemności 1000 kubitów (kubit to element informacji w komputerze kwantowym, jak kawałek w klasycznym komputerze - autor) zrobi to w kilka minut. Innym zastosowaniem komputera kwantowego jest wyszukiwanie danych w dużych bazach danych. W dzisiejszych czasach ogromne ilości danych są po prostu przechowywane bez przetwarzania, z nadzieją, że pewnego dnia pojawi się duża moc obliczeniowa, która będzie w stanie analizować te dane. Komputery kwantowe mogą to zrobić.
Film promocyjny:
Jakie są szanse, że pierwszy komputer kwantowy będzie rosyjski?
- Minimalne, ponieważ komputer kwantowy nie pojawi się za 1 dzień. Ta sama sekwencja kroków: najpierw musisz zrobić jeden kubit, potem 2, 10, 30 … Już przy 300 kubitach możesz rozwiązać szereg problemów, które są poza możliwościami superkomputerów. Teraz spodziewamy się, że w ciągu najbliższych 3 lat pojawią się komputery uniwersalne o pojemności 50 kubitów. Najprawdopodobniej stanie się to w Stanach Zjednoczonych lub w Europie z udziałem firm amerykańskich. Dla porównania w Rosji ruszył projekt stworzenia komputera z 2 kubitami. Oznacza to, że pozostajemy w tyle za czołowymi graczami, ale mimo to wkraczamy w krąg krajów rozwijających te technologie. Jak dotąd nasz poziom inwestycji jest niewspółmierny. Samo Google inwestuje 100 milionów dolarów w rozwój kwantowy, a mamy konsorcjum, które zajmuje się łącznie dwoma kubitami, ma znacznie mniej. Ale tutaj, jak w maratonie: ważne jest nie tylko wygrywanie,ale po prostu biegnij. Ponieważ jeśli skończysz przynajmniej w drugiej fali, zdobędziesz udział w rynku. Dziś adekwatnym zadaniem Rosji jest bycie w gronie liderów.
Czy potrafisz oszacować wielkość rynku? Jak duży jest jackpot, o który rywalizują uczestnicy wyścigu kwantowego?
- Podawanie liczb jest całkowicie niewdzięczne, ale jakoś oszacowaliśmy, że rynek półprzewodników i laserów wynosi około 3 biliony dolarów rocznie. Istnieją oczekiwania, że na nowym rynku nie będzie mniej. Kiedy technologie kwantowe naprawdę wejdą do każdego domu, rynek będzie gigantyczny.
A co mogą wnieść do każdego domu? Jaki pożytek ma zwykły człowiek, jeśli komputer kwantowy rozwiązuje trudne problemy naukowe?
- Na przykład zwykły człowiek polubi karty bankowe, z których nie można ukraść pieniędzy. Ta absolutna ochrona jest zapewniana przez kryptografię kwantową. Nawiasem mówiąc, taką bezpieczną łączność można już kupić na Zachodzie i planujemy mieć te urządzenia do końca roku. Komputery kwantowe i symulatory kwantowe mogą umożliwić znalezienie materiałów o nowych właściwościach. Dziś auto waży 2 tony i waży … 20 kilogramów. Możesz go podnieść ręcznie i położyć gdzieś na półce. Z punktu widzenia fizyki nie ma tu zakazów, ale konwencjonalne technologie komputerowe nie pozwalają na znalezienie takich rozwiązań. A komputer kwantowy jest w stanie symulować materiał o takich właściwościach. Lub nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej. Walczą z tym problemem od wielu dziesięcioleci, ale nie mogą go rozwiązać. A to całkowicie zmieni nasze życie:zapomnimy, czym są straty energii. Będziemy w stanie wytworzyć potężne pola magnetyczne, które utrzymają latające samochody i pociągi z lewitacją magnetyczną. Będą podróżować z prędkością samolotu i są bardzo tanie.
Mówisz o współpracy z zachodnimi partnerami. Co możemy im zaoferować? Nie mamy dużo pieniędzy. Są silni naukowcy, ale wielu z nich pracuje dziś na zachodnich uniwersytetach …
- Co dziwne, mamy wielu naukowców, którzy z sukcesem zrealizowali się na Zachodzie, ale wrócili i uruchomili laboratoria w Rosji. Wspieranie takich projektów jest dla nas bardzo przydatne. W ten sposób w naszym kraju powstają szkoły z doświadczeniem światowym.
Jarosław KOROBATOW
