Лента новостей
СК предъявил обвинения приведшему посторонних на завод в Гатчине инженеру 20:09, Общество В Колумбии при крушении военного вертолета погибли четыре человека 20:04, Политика Ultra-прочность: обзор легкого ноутбука для путешествий 19:59, РБК и Lenovo Умер бывший премьер-министр Нидерландов Вим Кок 19:52, Общество Летевший в Исландию лайнер экстренно сел в Канаде из-за трещины на стекле 19:30, Общество В РПЦ признали Константинопольского патриарха раскольником 19:27, Политика В полиции опровергли прохождение Росляковым подготовки по программе МВД 19:14, Общество Ужин за 15 минут: персональный рецепт итальянской кухни 19:00, РБК и Barilla В ЛНР пригрозили сбивать украинскую авиацию у линии соприкосновения 18:57, Политика Денис Черышев получил травму в матче чемпионата Испании 18:44, Спорт На вооружение украинской армии взяли новый ракетный комплекс «Ольха» 18:39, Политика Путин неформально заехал к Назарбаеву после визита в Узбекистан 18:38, Политика Задержанный в Норвегии ИТ-советник Совфеда вернулся в Россию 18:25, Политика Главу отдела кадров ГИБДД задержали за заправку машины за госсчет 18:07, Общество УПЦ КП добавила в титул предстоятеля Киево-Печерскую лавру 17:54, Политика «Реал» впервые за девять лет проиграл три матча подряд 17:50, Спорт МИД Сирии потребовал от ООН остановить авианалеты американской коалиции 17:39, Политика Власти для решения о месте акции осмотрят площадку у Соловецкого камня 17:38, Общество Надежность или доходность: выбираем что-то одно или есть золотая середина 17:35, РБК и Сбербанк Премьер-министр Греции возглавил МИД после отставки главы ведомства 17:09, Политика Пушилин рассказал о возможных поставках электроэнергии из ДНР в Россию 16:53, Политика СМИ узнали о влиянии российских ботов на выборы в США с помощью стартапов 16:51, Политика «Челси» на шестой добавленной минуте ушел от поражения в матче с «МЮ» 16:48, Спорт В Татарстане произошел крупный пожар на свалке 16:37, Общество Гепатит в России – почему это касается каждого и как себя обезопасить 16:22, РБК и Philips Кадыров рассказал о встрече с участниками митингов в Ингушетии 16:20, Общество В руководство Партии роста вошел журналист Александр Любимов 16:08, Политика В Херсоне отменили региональный статус русского языка 15:51, Политика
Квантовый компьютер преодолеет кризис электроники
Санкт-Петербург и область, 08 янв, 14:40
0
Квантовый компьютер преодолеет кризис электроники
Фото: phoi.ifmo.ru

Квантовые технологии постепенно становятся мэйнстримом в сфере разработки компьютеров и средств передачи информации на расстояние. Государства и корпорации вкладывают в такие программы миллиарды долларов. О том, как эта сфера развивается в мире и в России, в интервью РБК Петербург рассказал генеральный директор малого инновационного предприятия «Квантовые коммуникации» Артур Глейм. Его компания, которая в 2017 году была номинирована на премию РБК Петербург, сумела найти коммерческое применение научным разработкам в области квантовых коммуникаций.

УСКОРИТЕЛЬ НОВОГО ТИПА

— В чем вы видите перспективность квантовых технологий?

— Они добавляют принципиально новые свойства вычислительным, коммуникационным системам. Рост мощности традиционных вычислительных систем стал заметно замедляться, несмотря на огромные усилия, которые прикладываются в этом направлении. Это происходит потому, что электронные технологии приблизились к пределу своих возможностей. Достигнуты максимальные частоты передачи информации, минимальные размеры микросхем — расстояние между их элементами нельзя сделать меньше 9 нм, поскольку эта величина уже сравнима с размерами атомов, где действуют иные физические законы. Квантовые технологии не имеют такого ограничения и потому позволяют серьезно, на порядки, повысить скорость обработки информации.

— На каком этапе развития сейчас находятся квантовые технологии? Квантовый компьютер уже создан? Информация СМИ на этот счет противоречива…

— Разработкой квантового компьютера занимается несколько университетских научных центров и IT-компаний, в том числе крупных, таких как Google, IBM, Intel. Канадская компания D-Wave Systems была первой, кто несколько лет назад объявил о создании квантового компьютера. Компания даже начала его продавать, параллельно продолжая совершенствовать технологию. В 2017 году она выпустила на рынок очередную модель — 2000-кубитный квантовый компьютер D-Wave 2000Q. [см. Справкуред.]. Российский Квантовый центр в Сколково недавно объявил о создании 51-кубитового квантового компьютера. Но это все не настоящие квантовые компьютеры, в лучшем случае прототипы.

Чем квантовый компьютер отличается от обычного

Квантовый компьютер отличается от обычного методом обработки информации, что обусловлено использованием эффектов квантовой физики (а не классической, как в обычных компьютерах). Обычный компьютер обрабатывает информацию «последовательно», а квантовый — «параллельно». Это означает, что обычный решает поставленную задачу методом последовательного перебора (просмотра, анализа) элементов информационного массива. Квантовый обрабатывает эти элементы одновременно. Это свойство радикально (на порядки) увеличивает скорость обработки информации.

Вычислительные элементы квантовых компьютеров построены на основе квантовых объектов — ионов, охлажденных атомов или фотонов, способных находиться в суперпозиции нескольких физических состояний, что позволяет им одновременно, то есть за один такт, делать сразу множество вычислений. Сколько элементов информационного массива квантовый компьютер может одновременно обрабатывать, зависит от его мощности. Мощность квантового компьютера характеризуется особым параметром — количеством связанных между собой «кубитов» (qbit: q — квантовый, bit — принятое в IT обозначение единицы количества информации). Кубит — это основной элемент квантового компьютера.

Принципиально важно не просто число кубитов у компьютера, но их связанность между собой. По этой причине компьютер, с большим числом кубитов может оказаться менее мощным, по сравнению с другим, у которого кубитов меньше, зато все они связаны. Для полноценной работы квантового компьютера необходима также адекватная архитектура: квантовая память, коммуникационные каналы связи между отдельными элементами компьютера (материнской платой, памятью и т.п.).

— Согласны ли Вы с прогнозами специалистов, что полноценный квантовый компьютер появится уже лет через 5, максимум 10?

— Мировые гиганты энергично занялись этой темой, так что прорыв не за горами. Но вряд ли они управятся за 5 лет. Скорее — за 10.

— А что тормозит процесс?

— Прежде всего, необходимо добиться наиболее эффективной работы процессора на базе кубитов. Для этого надо решить ряд технологических задач. Во-первых, нужно обеспечить достаточно большое время жизни кубитов в связанном состоянии, потому что связь кубитов между собой весьма непрочна и ее нужно укреплять. Во-вторых, рабочая среда для кубитов должна быть сверхпроводящей (для таких сред получены наилучшие результаты), причем, температура рабочей среды должна быть очень низкой — доли кельвина. Обеспечить это очень непросто.

Помимо процессора, для полноценной работы компьютера необходима адекватная архитектура. В частности, квантовая память, коммуникационные каналы связи между отдельными элементами компьютера (материнской платой, памятью и т.п.).

Все эти условия еще не созданы ни одним из разработчиков, так что полноценного квантового компьютера пока не существует, а есть только прототипы.

— Какими характеристиками должен обладать квантовый компьютер, чтобы он мог решить задачу, непосильную современным компьютерам?

— Кардинально изменит отрасль компьютер с 1000 связанных кубитов. Такой процессор позволяет решать задачи, которые невозможно решать никакими существующими средствами в обозримые сроки (хотя бы за несколько лет) и за разумные финансовые затраты. В частности, такой квантовый компьютер способен разложить весь объем кодов современного интернета за срок, порядка одного года. Эта задача сейчас не по силам ни одной из современных традиционных вычислительных систем.

ЗАЩИТА УЖЕ ЕСТЬ

— Квантовые технологии используются не только в компьютерах, но и для передачи информации на расстояние. В каком состоянии это направление?

— Это направление тоже активно развивается. Технологии квантовой коммуникации можно использовать уже сейчас, потому что они пригодны для передачи классических данных между традиционными компьютерами. Их достоинство в том, что они способны обеспечивать такую защиту передаваемых данных, на которую не способны традиционные технологии.

Ряд компаний в мире активно работают в этом направлении, создали коммерческие продукты. В разных странах строятся квантовые информационные сети. На следующем этапе эти технологии должны обеспечить связь уже не только классических, но и различных квантовых систем, в том числе, элементов квантового компьютера. Такая работа уже началась, но серьезных результатов пока нет.

— Как в России развиваются разные направления квантовых технологий? Мы сильно отстали?

— Квантовые технологии активно развиваются в России: в области квантовой коммуникации действующие образцы устройств созданы и развиваются рядом коллективов: Университета ИТМО, Казанским квантовым центром (КНИТУ-КАИ), Российским квантовым центром, МГУ. Специалистами Казанского квантового центра успешно проведены эксперименты по созданию квантовой памяти. Экспериментальный образец твердотельного квантового процессора создан в МИСИСе. Разработка специализированных оптических квантовых вычислителей ведется и в Университете ИТМО. Полагаю, в ближайшее время мы увидим серьезный прорыв.

— Что удалось сделать в этой области вашей компании и каковы ближайшие планы?

— Специалисты нашей компании разработали оригинальную технологию квантовой коммуникации, основанную на новом способе передачи квантовых состояний. Эта технология использует эффекты квантовой физики для организации высокозащищенной передачи данных. По сравнению с аналогичными решениями наша технология обеспечивает более высокие параметры скорости, дальности квантовой связи (предельные расстояния между ретрансляторами превышают 200 км, что является рекордным для коммерческих систем), а также повышенную эффективность использования полосы пропускания оптических волокон (до 40% по сравнению с 2-4% для традиционных подходов).

Данные преимущества существенно расширили возможности практического применения технологии квантовой криптографии в существующих волоконно-оптических сетях, широко применяемых в настоящее время, а также сделало возможным создание магистральных линий квантовой связи. На основе нашей технологии был создан и запатентован коммерческий продукт — устройство квантовой коммуникации [систему квантовой рассылки криптографического ключа на боковых частотах модулированного излучения — ред.]. В 2014 году в Университете ИТМО был запущен сегмент городской квантовой сети. В 2017 году в Казани состоялся запуск первой в России и СНГ многоузловой квантовой сети, созданной Казанским квантовым центром КНИТУ-КАИ совместно с компанией «Квантовые коммуникации».

Технология «Квантовых коммуникаций» не имеет аналогов в России и способна конкурировать с ведущими мировыми решениями. Сейчас разрабатываются новые версии продукта с динамической сетевой маршрутизацией в многопользовательской квантовой сети для широкого круга абонентов, ведется работа над повышением скорости квантового канала и спектральной эффективности. В ближайшее время мы планируем выйти с нашей технологией на международный рынок, а также реализовать пилотный проект с телеком-оператором в Самарской области по аналогии с запущенным пилотным проектом в Казани, и создать инжиниринговый центр в Петербурге.

Справка

Артур Глейм — совладелец и генеральный директор ООО «Квантовые коммуникации». Компании под его управлением удалось найти коммерческое применение научным разработкам визионерской идеи квантовой коммуникации в области криптографии. По мнению экспертов, главная коммерческая ценность достижения «Квантовых коммуникаций» — в создании оригинальной технологии передачи информации, скорость которой и защищенность от внешнего проникновения на несколько порядков выше существующих аналогов. На основе этой технологии компания создала новое поколение устройств квантовой криптографии.

В 2016 и 2017 годах «Квантовые коммуникации» заключили несколько крупных контрактов на поставку оборудования. Помимо этого компания приняла участие в запуске первой в России и СНГ многоузловой квантовой сети в Казани.

В конце 2016 года Университет ИТМО продал свою долю (33%) в ООО «Квантовые коммуникации» компании «Неотех» за 10 млн руб. Это первый в истории России случай покупки венчурным инвестором доли университета в малом инновационном предприятии. В 2017 году сумма заключенных контрактов превысила 24 млн руб.