Venäjän kvanttikeskuksen pääjohtaja Ruslan Yunusov puhui siitä, mitä uusi tekniikka antaa ihmiskunnalle
Ihmiskunta on lähestymässä toista teknistä virstanpylvästä, joka muuttaa maailmaa yhtä dramaattisesti kuin tulen kesyttäminen, pyörän keksiä uudelleen tai löytää sähköä. Viimeinen kerta, kun tällainen Rubicon ohitettiin sukupolvemme silmien edessä, liittyi tietokoneiden tuloon. Tutkijoiden mukaan olemme nyt useiden vuosien etäisyydellä seuraavasta vallankumouksesta - kvanttitietokoneen syntymästä. Ja nämä eivät ole vain kauniita sanoja: Euroopan unioni ilmoitti investoivansa miljardi euroa Quantum Flagship -ohjelmaan. Vertailun vuoksi tämä on neljäsosa suurten hadronitörmäyslaitteiden kustannuksista - suurin tieteellinen asennus, joka on koskaan luotu sivilisaation historiassa.
Paikkamme uudessa maailmassa riippuu suurelta osin siitä, liittyykö Venäjä kvanttikilpailun voittajamaiden lukumäärään vai ohitetaanko seuraava teknologinen harppaus. Rinnalla oleminen olisi erityisen loukkaavaa, koska karkeasti ottaen kahdella kolmasosalla maailman johtavista kvanttifysiikan professoreista on venäläiset sukunimet, vaikka he työskentelevätkin usein maailman eri yliopistoissa. Tämän potentiaalin hyödyntämiseksi Venäjän Quantum Center keräsi parhaat mielet Lontoon konferenssiin.
Keskustelin Venäjän kvanttikeskuksen pääjohtajan, fysiikan ja matematiikan kandidaatin Ruslan Yunusovin kanssa siitä, miksi ihmiset tarvitsevat kvanttiteknologiaa.
Ruslan vastaa ensin naiiviin kysymykseen: miksi me tarvitsemme kvanttitietokoneita lainkaan? Mitä nykyinen ei sovi sinulle? Itse asiassa Mooren lain mukaan ja niin joka toinen vuosi, elektronisten laitteiden teho kaksinkertaistuu, joten miksi et ratkaise uusia ongelmia lisäämällä klassisten tietokoneiden laskentakapasiteettia?
- Mooren laki muotoiltiin alussa eri tavalla: transistoreiden määrä kaksinkertaistuu 1,5 vuoden välein. Mutta nyt edistyminen hidastuu ja kaksinkertaistuminen tapahtuu kahden vuoden välein. Tarkastellaan nyt muita parametreja, esimerkiksi kellonopeutta, joka määrittää tietokoneen nopeuden. Täällä olemme saavuttaneet katon jo 10 vuotta sitten. Jos muistat, 30 vuotta sitten hyvien laitteiden taajuus oli 1 megahertsi, 20 vuotta myöhemmin saavutimme 1 gigahertsin eli prosessori alkoi toimia 1000 kertaa nopeammin. Ja sitten he saavuttivat 3 gigaHertzin ja pysähtyneisyyden. Koska pääsimme fyysisiin rajoihin. Jopa puhtaasti teoreettisesti, emme voi kasvattaa kellotaajuutta yli 10 gigahertsin. Tässä on esimerkki sinulle, kun tekniikka törmää joihinkin fyysisiin rajoihin. Jos katsot pidemmälle, kohtaamme kirjaimellisesti viiden vuoden kuluttua toisen esteen. Sanoit, että Mooren lain uuden version mukaan mikropiirien transistoreiden määrän pitäisi kaksinkertaistua. Ja pian tulemme siihen tosiseikkaan, että yhden transistorin täytyy koostua atomista. Ja tämä on jo mahdotonta.
Mitä tehdä?
- Yksi ratkaisuista on vain kvanttitietokoneita. Niiden avulla voit nopeasti ratkaista joitain ongelmia, joihin tavallinen tietokone ei yleensä pääse. Yksinkertaisin sovellus on rikkoa koodeja, purkaa salaiset viestit. Mitä klassisen tietokoneen tekeminen vie miljardeja vuosia, kvanttitietokone, jonka kapasiteetti on 1000 kvittiä (kiitti on osa kvanttitietokoneen tietoa, kuten vähän klassisessa tietokoneessa - kirjailija), tekee sen muutamassa minuutissa. Toinen kvanttitietokoneen sovellus on tietojen etsiminen suurista tietokannoista. Nyt valtavat tietomäärät yksinkertaisesti tallennetaan ilman käsittelyä siinä toivossa, että jonain päivänä on suuri laskentateho, joka voi analysoida nämä tiedot. Kvanttitietokoneet pystyvät siihen.
Mainosvideo:
Kuinka todennäköistä on, että ensimmäinen kvanttitietokone on venäläinen?
- Vähäinen, koska kvanttitietokone ei tule näkyviin yhden päivän kuluessa. Sama vaiheiden sekvenssi: ensin on tehtävä yksi kuitti, sitten 2, 10, 30 … Jo 300 kubitin avulla voit ratkaista joukon ongelmia, jotka eivät ole supertietokoneiden voimaa. Odotamme nyt 50-bittisten universaalien tietokoneiden ilmestyvän seuraavan kolmen vuoden aikana. Todennäköisesti tämä tapahtuu Yhdysvalloissa tai Euroopassa, johon amerikkalaiset yritykset osallistuvat. Vertailun vuoksi Venäjällä on käynnistetty projekti, jolla luodaan tietokone, jossa on 2 kiittiä. Toisin sanoen olemme jäljessä johtavista toimijoista, mutta olemme kuitenkin siirtymässä niiden maiden kehään, jotka kehittävät näitä tekniikoita. Toistaiseksi investointitasomme on vertaansa vailla. Pelkästään Google investoi 100 miljoonaa dollaria kvanttikehitykseen, ja meillä on konsortio, joka käsittelee kaikkiaan kahta kiittiä, ja siinä on paljon vähemmän. Mutta täällä, kuten maratonissa: on tärkeää paitsi voittaa,mutta vain juosta. Koska jos olet suorittanut ainakin toisen aallon, saat markkinaosuuden. Tänään Venäjälle riittävä tehtävä on olla johtajien joukossa.
Voitteko arvioida markkinoiden koon? Kuinka suuri on jättipotti, josta kvanttikilpailun osallistujat kilpailevat?
- Numeroiden antaminen on täysin kiittämätöntä, mutta arvioimme jotenkin, että puolijohteiden ja lasereiden markkinat ovat noin 3 biljoonaa dollaria vuodessa. On odotuksia siitä, että uudet markkinat ovat yhtä pienet. Kun kvanttiteknologia todella tulee jokaiseen kotiin, markkinat ovat aivan jättimäiset.
Ja mitä he voivat tuoda jokaiseen kotiin? Mitä hyötyä tavallisesta ihmisestä on, jos kvanttitietokone ratkaisee hankalia tieteellisiä ongelmia?
- Esimerkiksi tavallinen ihminen pitää pankkikortista, josta on mahdotonta varastaa rahaa. Tämä absoluuttinen suojaus saadaan kvanttisalauksella. Muuten, tällaista suojattua tietoliikennettä voi ostaa jo lännessä, ja aiomme hankkia nämä laitteet vuoden loppuun mennessä. Kvanttitietokoneet ja kvanttisimulaattorit voivat mahdollistaa uusien ominaisuuksien löytämisen. Tänään auto painaa 2 tonnia ja painaa … 20 kiloa. Voit noutaa sen käsin ja laittaa sen jonnekin hyllylle. Fysiikan näkökulmasta tässä ei ole kieltoja, mutta tavanomainen tietotekniikka ei salli meidän löytää tällaisia ratkaisuja. Ja kvanttitietokone pystyy simuloimaan materiaalia, jolla on nämä ominaisuudet. Tai suprajohtavuus huoneenlämmössä. He ovat taistelleet tästä ongelmasta vuosikymmenien ajan, mutta eivät pysty ratkaisemaan sitä. Ja tämä kääntää elämämme kokonaan:unohdamme mitä energiahäviöt ovat. Pystymme luomaan voimakkaita magneettikenttiä, jotka pitävät lentäviä autoja ja magneettisen levitaation junia. He matkustavat lentokoneen nopeudella ja ovat erittäin halpoja.
Puhut yhteistyöstä länsimaisten kumppaneiden kanssa. Mitä voimme tarjota heille? Meillä ei ole paljon rahaa. On vahvoja tutkijoita, mutta monet heistä työskentelevät nykyään länsimaisissa yliopistoissa …
- Kummallista kyllä, meillä on paljon tutkijoita, jotka ovat onnistuneesti toteuttaneet itsensä lännessä, mutta palaavat ja perustavat laboratorioita Venäjälle. Meille on erittäin hyödyllistä tukea tällaisia hankkeita. Maassamme luodaan siis kouluja, joilla on maailmankokemusta.
Jaroslav KOROBATOV