Ett projekt för att skapa en kvantdator har påbörjats i Ryssland. Projektet syftar till att utveckla praktisk teknik för att samla in databaser och skapa ultra-säkra kommunikationsnätverk. Artikelens författare anser detta som ett försök att komma ikapp med andra länder i utvecklingen av praktiska kvantteknologier.
Under de kommande fem åren kommer den ryska regeringen att investera cirka 50 miljarder rubel (790 miljoner dollar) i grundläggande och tillämpad kvantforskning som bedrivs av ledande ryska laboratorier. Detta tillkännagavs den 6 december på det tekniska forumet i Sochi av landets vice premiärminister Maxim Akimov. Det är en del av ett FoU-program på 258 miljarder rubel inom digital teknik, vilket Kreml ser som avgörande för modernisering och diversifiering av den ryska ekonomin.
"Det här är verklig acceleration", säger kvantefysikern Alexei Fedorov, som arbetar i Skolkovo nära Moskva vid Russian Quantum Center (RQC), en icke-statlig forskningsorganisation. "Om allt visar sig som planerat kommer detta initiativ att vara ett viktigt steg mot att få den ryska kvantvetenskapen till världsstandarden."
I kvantdatorer används elementära partiklar för att utföra beräkningar, som samtidigt kan existera i olika kvanttillstånd. Kvantibitar med bitbitar kan teoretiskt behandla information många gånger snabbare än binära bitar, som används i klassiska datorberäkningar. Kraftfulla kvantdatorer kan förutsäga resultaten av kemiska reaktioner, söka enorma databaser och faktorisera stora antal som de som används i kryptering.
Kvantfördelar
Kvantteknologier får redan allvarligt statligt stöd i ett antal länder. 2016 tillkännagav EU lanseringen av programmet Quantum Technology Flagship till en miljard euro. Det förväntas att inom sina ramar under de kommande åren kommer det att finnas demonstrationsteknologiprojekt, till exempel, en kvantprocessor på en kiselmikrokrets. I augusti 2019 tillkännagav Tyskland lanseringen av ett nationellt kvantinitiativ på 650 miljoner euro. Kinas och USA: s regeringar spenderar också miljarder på kvantvetenskap och teknikprogram.
Loppet har börjat skapa kvantdatorer som kommer att överträffa klassiska maskiner för att lösa specifika problem i deras egenskaper. Prototyperna, som har utvecklats av Google och IBM, med huvudkontor i Mountain View, Kalifornien och Armonk, New York, närmar sig gränserna för klassisk datorsimulering. I oktober meddelade Google-forskare att en kvantprocessor som utför särskilda beräkningar hade uppnått en sådan kvantfördel.
Kampanjvideo:
Ryssland är långt ifrån det. "Vi är 5-10 år bakom," säger Fedorov. "Men det finns en stor potential här, och vi övervakar noga vad som händer utomlands." Svag finansiering gjorde det omöjligt för ryska forskare att konkurrera med Google inom kvantfältet, säger ingenjören Ilya Besedin, som arbetar vid National Research Technological University i Moskva.
Besedins grupp har skapat en prototyp av en kvantprocessor baserad på superledare. Systemet består av två qubits. Googles kvantdator körs på 53 bit. Ryssland släpar efter, men det nationella kvantinitiativet lanserades i tid, säger Besedin.
"Ingen har ännu kommit nära att lösa några praktiskt användbara problem mer effektivt än en klassisk dator," säger han.”Det finns många tekniska utmaningar och vi letar alla efter nya sätt att undersöka. Med allvarligt statligt stöd i Ryssland kommer det att finnas mycket intressanta möjligheter för sådan forskning.”
Homegrown qubits
Initiativet tillkännages vid en tidpunkt då Ryssland börjar återhämta sig efter att ledande forskare från landet gick på 1990- och 2000-talet, som lämnade Ryssland på jakt efter högre löner och finansiering för forskning. Flera ryska kvantefysiker som arbetar utomlands, inklusive Mikhail Lukin och Evgeny Demler från Harvard University i Cambridge, har anslutit sig till RCC: s internationella rådgivande styrelse. Andra, som fysikern Alexei Ustinov, som studerar kondenserad materia vid Karlsruhe tekniska universitet i Tyskland, har fått bidrag från den ryska regeringen för att inrätta forskningsgrupper i Ryssland.
Och ryska forskare utvecklar redan sina egna koncept för att skapa storskaliga kvantdatorer, säger Ustinov. "Ryska laboratorier är ännu inte i stånd att konkurrera med laboratorierna hos sådana jättar som Google", säger han. "Detta initiativ har emellertid blivit en lovande start för att höja nivån på kvantforskning i Ryssland. Låt oss se vart detta leder."
Peter Zoller, som forskar på kvantdatorer vid universitetet i Innsbruck i Österrike, tvivlar emellertid på att detta initiativ enbart kommer att räcka för att locka begåvade unga forskare till kvantforskning och teknik. Att återställa förtroendet för det ryska vetenskapssystemet och återuppliva landets utbildningstradition kommer att vara svårare än att tillkännage ett kvantinitiativ, konstaterar han.
Quirin Schiermeier
