Ruslan Yunusov, generaldirektör för det ryska kvantcentret, talade om vad den nya tekniken kommer att ge mänskligheten
Mänskligheten närmar sig en annan teknisk milstolpe som kommer att förändra världen lika dramatiskt som att tämja eld, återuppfinna hjulet eller upptäcka elektricitet. Förra gången en liknande Rubicon passerade framför vår generation och förknippades med tillkomsten av datorer. Nu, enligt forskare, befinner vi oss på ett avstånd av flera år från nästa revolution - framväxten av en kvantdator. Och det här är inte bara fina ord: Europeiska unionen meddelade att den kommer att investera 1 miljard euro i Quantum Flagship-programmet. Som jämförelse är detta en fjärdedel av kostnaden för Large Hadron Collider - den största vetenskapliga installationen som någonsin har skapats i civilisationens historia.
Vår plats i den nya världen beror till stor del på om Ryssland kommer att bli ett av kvantrasens vinnande länder eller kommer att missa nästa tekniska steg. Att vara på sidan skulle vara särskilt stötande, för ungefär sett har två tredjedelar av världens ledande kvantfysikprofessorer ryska efternamn, även om de ofta arbetar vid olika universitet i världen. För att utnyttja vår potential samlade Ryska Quantum Center de bästa hjärnorna vid en konferens i London.
Jag pratade med generaldirektören för det ryska kvantcentret, kandidat för fysiska och matematiska vetenskaper Ruslan Yunusov om varför folket behöver kvantteknologi.
Ruslan, först, svara på den naiva frågan: varför behöver vi kvantdatorer alls? Vad passar inte den nuvarande? Enligt Moores lag, och så vartannat år, fördubblas kraften hos elektroniska apparater, så varför inte lösa nya problem genom att öka beräkningsförmågan hos klassiska datorer?
- I början formulerades Moores lag annorlunda: antalet transistorer fördubblas vart 1,5 år. Men nu saktar framstegen ner och fördubblingen sker vartannat år. Låt oss nu titta på andra parametrar, till exempel klockhastigheten, som bestämmer datorns hastighet. Här har vi nått taket redan för tio år sedan. Om du minns, för 30 år sedan hade bra enheter en frekvens på 1 megahertz, efter 20 år nådde vi 1 gigahertz, det vill säga processorn började arbeta 1000 gånger snabbare. Och sedan nådde de 3 gigaHertz och stagnation började. Eftersom vi kom till de fysiska gränserna. Även rent teoretiskt kan vi inte öka klockfrekvensen över 10 gigahertz. Här är ett exempel för dig när tekniken går in i vissa fysiska gränser. Om du tittar längre, bokstavligen om fem år kommer vi att stöta på en annan barriär. Du sa att enligt den nya versionen av Moores lag bör antalet transistorer i mikrokretsar fördubblas. Och snart kommer vi till det faktum att en enda transistor måste bestå av atomer. Och detta är redan omöjligt.
Vad ska man göra?
- En av lösningarna är bara kvantdatorer. De gör att du snabbt kan lösa några problem som vanligtvis inte är tillgängliga för en klassisk dator. Det enklaste programmet är att bryta koder, dekryptera hemliga meddelanden. Vad en klassisk dator kommer att ta miljarder år att göra, en kvantdator med en kapacitet på 1000 qubits (en qubit är ett inslag av information i en kvantdator, som en bit i en klassisk dator - författare) kommer att göra det på några minuter. En annan tillämpning av en kvantdator är att söka efter data i stora databaser. Numera lagras enorma mängder data helt enkelt utan bearbetning, i hopp om att det någon gång kommer att finnas stor bearbetningskraft som kan analysera dessa data. Kvantdatorer kan göra det.
Kampanjvideo:
Vilka är chanserna att den första kvantdatorn blir ryska?
- Minimalt, för en kvantdator visas inte på en dag. Samma sekvens av steg: först måste du göra en qubit, sedan 2, 10, 30 … Redan vid 300 qubits kan du lösa en rad problem som ligger utanför superdatorer. Nu förväntar vi oss att universaldatorer på 50 qubit kommer att visas under de kommande tre åren. Troligtvis kommer detta att hända i USA eller i Europa med deltagande av amerikanska företag. Som jämförelse har ett projekt inletts i Ryssland för att skapa en dator med två qubits. Det vill säga, vi ligger efter de ledande aktörerna, men ändå går vi in i kretsen av länder som utvecklar denna teknik. Hittills är vår investeringsnivå obetydlig. Google ensam investerar 100 miljoner dollar i kvantutveckling, och vi har ett konsortium som hanterar totalt två qubits har mycket mindre. Men här, som i ett maraton: det är viktigt att inte bara vinna,men bara springa. För om du avslutade åtminstone i andra vågen får du marknadsandelar. Idag är en lämplig uppgift för Ryssland att vara i ledargruppen.
Kan du uppskatta marknadens storlek? Hur stor är jackpotten som deltagarna i kvantloppet tävlar om?
- Att ge siffror är helt otacksamt, men vi uppskattade på något sätt att marknaden för halvledare och lasrar är cirka 3 biljoner dollar per år. Det finns förväntningar på att den nya marknaden inte kommer att bli mindre. När kvantteknologier verkligen kommer in i varje hem blir marknaden helt gigantisk.
Och vad kan de ta med till varje hem? Vad använder en vanlig person om en kvantdator löser knepiga vetenskapliga problem?
- Till exempel kommer en vanlig person att tycka om bankkort som det är omöjligt att stjäla pengar från. Detta absoluta skydd tillhandahålls av kvantkryptografi. Förresten, sådan säker kommunikation kan redan köpas i väst, och vi planerar att ha dessa enheter i slutet av året. Kvantdatorer och kvantsimulatorer kan göra det möjligt att hitta material med nya egenskaper. Idag väger bilen 2 ton och väger … 20 kg. Du kan plocka upp den för hand och lägga den någonstans på hyllan. Ur fysikens synvinkel finns det inga förbud här, men konventionell datorteknik tillåter oss inte att hitta sådana lösningar. Och en kvantdator kan simulera ett material med dessa egenskaper. Eller supraledning vid rumstemperatur. De har kämpat om detta problem i många decennier, men kan inte lösa det. Och detta kommer att vända vårt liv helt:vi kommer att glömma vad energiförluster är. Vi kommer att kunna skapa kraftfulla magnetfält som rymmer flygande bilar och magnetiska levitationståg. De kommer att resa med flygplanets hastighet och är mycket billiga.
Du pratar om samarbete med västerländska partners. Vad kan vi erbjuda dem? Vi har inte mycket pengar. Det finns starka forskare, men många av dem arbetar idag på västerländska universitet …
- Märkligt nog har vi många forskare som framgångsrikt insåg sig i väst, men återvände och startade laboratorier i Ryssland. Det är mycket användbart för oss att stödja sådana projekt. Således skapas skolor med världserfarenhet inom vårt land.
Yaroslav KOROBATOV
