«Росатом» представил самый мощный квантовый компьютер в России: шаг к новой эре вычислений
В то время как Нобелевская премия по физике этого года подчеркивает фундаментальное значение квантовой механики, Россия делает уверенные шаги в практическом применении этих открытий. Госкорпорация «Росатом» продемонстрировала журналистам самый мощный квантовый компьютер, созданный в стране, открывая новую главу в развитии отечественных технологий.
Квантовый клуб: мост между наукой и обществом
Осенью этого года «Росатом» запустил уникальную инициативу – Квантовый клуб журналистов. Эта площадка призвана наладить неформальное взаимодействие между представителями СМИ и ведущими разработчиками в области квантовых технологий. Первая встреча клуба состоялась в стенах Физического института им. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), где и расположен 50-кубитный квантовый компьютер на ионах иттербия. Этот впечатляющий аппарат является ключевым элементом дорожной карты по квантовым вычислениям, за реализацию которой отвечает «Росатом».
Как отметила Юлия Покровская, заместитель директора по коммуникациям и продвижению квантового проекта компании «Росатом Квантовые технологии», тема квантовых вычислений сегодня вызывает огромный интерес. Однако значительная часть публикаций носит скорее псевдонаучный или эзотерический характер. Задача Квантового клуба – помочь журналистам и блогерам глубже погрузиться в суть вопроса, чтобы их аудитория получала достоверную информацию. Девиз клуба – «Я видел квантовый компьютер!» – отражает стремление сделать эту передовую технологию более понятной и доступной.
Мощь ионов: Россия в числе мировых лидеров
Екатерина Солнцева, директор по квантовым технологиям госкорпорации «Росатом», напомнила, что компания активно занимается квантовыми вычислениями с 2020 года, а с 2024 года возьмет на себя ответственность и за развитие квантовой сенсорики. Россия уверенно входит в число семи стран мира, обладающих квантовыми машинами с 50 кубитами и более. Более того, только три страны – США, Китай и Россия – имеют работающие квантовые вычислители, основанные на всех четырех ключевых физических платформах: атомах, фотонах, сверхпроводниках и ионах.
50-кубитный ионный квантовый компьютер, представленный в ФИАНе, этим летом успешно прошел испытания. Николай Колачевский, директор института, рассказал, что в ходе тестирования использовались задачи, которые в будущем позволят проводить реальные квантовые расчеты. Среди них – реализация алгоритма Гровера для поиска по неупорядоченной базе данных, расчет структуры нескольких молекул и симуляция динамических систем. Также были проведены эксперименты по распознаванию несложных фотографий и разложению чисел на простые множители.
Главным достижением стало подтверждение стабильной работы квантового компьютера.
«Разве не чудо, что с помощью физической системы на основе ионов уже можно провести довольно сложные вычисления? Еще лет двадцать назад, когда я был аспирантом, такое трудно было представить», – поделился Николай Колачевский. Он также подчеркнул, что, несмотря на впечатляющие успехи, квантовое направление находится на ранней стадии развития, и в ближайшие годы потребуется значительный фундаментальный научный вклад.
Ловушки и лазеры: как работает квантовый компьютер
Сам квантовый компьютер занимает целую комнату и состоит из нескольких сложных модулей. Илья Семериков, научный сотрудник ФИАНа и руководитель научной группы «Масштабируемые ионные квантовые вычисления» Российского квантового центра, продемонстрировал журналистам ключевые элементы системы.
«Вот в этой железной коробке вакуумная камера с ионной ловушкой», – пояснил он. Внутри ловушки, в условиях глубокого вакуума, удерживаются ионы иттербия-171. Для обеспечения их стабильности и возможности проведения вычислений, ионы необходимо охлаждать до температуры порядка 1 милликельвина. Для этого используется сложная система из четырех лазеров, множества зеркал и оптических модуляторов. Благодаря такому экстремальному охлаждению удается контролировать ионы и использовать их для выполнения квантовых операций.
Перспективы и вызовы
Создание и демонстрация самого мощного в России квантового компьютера на ионах является значительным шагом вперед для отечественной науки и технологий. Этот успех открывает новые возможности для решения задач, которые ранее были недоступны для классических компьютеров.
Потенциальные области применения:
Разработка новых материалов и лекарств: Квантовые компьютеры смогут моделировать поведение молекул с беспрецедентной точностью, ускоряя открытие новых лекарств и создание инновационных материалов.
Финансовое моделирование: Сложные финансовые модели и оптимизация портфелей станут более точными и быстрыми.
Криптография: Квантовые компьютеры способны взломать современные методы шифрования, что стимулирует разработку новых, квантово-устойчивых алгоритмов.
Искусственный интеллект: Улучшение алгоритмов машинного обучения и создание более мощных систем искусственного интеллекта.
Логистика и оптимизация: Решение сложных задач оптимизации, например, в области транспортных перевозок или управления цепочками поставок.
Вызовы и дальнейшее развитие:
Несмотря на впечатляющие достижения, квантовые вычисления находятся на ранней стадии развития. Основные вызовы включают:
Масштабируемость: Увеличение количества кубитов при сохранении их стабильности и управляемости.
Коррекция ошибок: Квантовые системы подвержены ошибкам, и разработка эффективных методов их коррекции является критически важной.
Программное обеспечение и алгоритмы: Создание специализированного программного обеспечения и разработка новых квантовых алгоритмов для решения практических задач.
Подготовка кадров: Необходимость в большом количестве высококвалифицированных специалистов в области квантовых технологий.
«Росатом» активно работает над преодолением этих вызовов, инвестируя в исследования и разработки, а также создавая платформы для обучения и взаимодействия специалистов. Квантовый клуб журналистов является одним из примеров такой деятельности, направленной на популяризацию науки и привлечение внимания к этой перспективной области.
Демонстрация 50-кубитного квантового компьютера на ионах иттербия – это не просто техническое достижение, а символ стремления России к лидерству в новой технологической эре. Это шаг к будущему, где квантовые компьютеры станут неотъемлемой частью научных исследований, промышленности и повседневной жизни.