НИТУ «МИСиС» — это еще один бесспорный лидер в области технологического образования, который гордится своим историческим достоянием и традициями. Долгие годы университетскую кафедру теоретической физики университета возглавлял Алексей Абрикосов — всемирно известный физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии. Не так давно МИСиС совместно с Российским квантовым центром выиграл грант Агентства стратегических инициатив для развития исследований в области квантовых коммуникаций. По словам первого проректора НИТУ «МИСиС» Сергея Салихова, этот успех во многом обусловлен тем, что вуз опирается на тот фундамент, который был заложен Абрикосовым. Спикер подчеркнул, что ко всему прочему преемственность традиций очень важна для появления и воодушевления молодых ученых.
Сегодня область, которая требует больше всего сложных вычислений, с которыми не справляются аналоговые компьютеры, и которая при этом является очень коммерчески перспективной — это химия и материаловедение. Чтобы максимально упростить этот процесс, нужно моделировать огромное количество очень сложных молекул, белков и пр., затем вычислять их свойства и совместимость. Считается, что количество возможных стабильных молекул и материалов намного превышает количество атомов в известной Вселенной.
Помимо квантовых вычислений набирают силу еще два направления, предназначенных для решения актуальных задач, – коммуникации и сенсоры. В сфере коммуникаций основная задача квантов – шифрование, то есть защита канала данных от взлома. Получить стопроцентно точный результат с помощью КК невозможно, всегда будет вероятность ошибки. Но квантовые вычисления позволяют выполнять задачи, слишком сложные для классических суперкомпьютеров, где необходимо большое количество параллельных вычислений. Также правительства разных стран понимают важность быть новаторами на постепенно проявляющемся рынке, поскольку именно новаторы занимают основную нишу, получая возможность определять его правила функционирования и стандарты. По исследованию и развитию квантовых технологий, а также выделивших финансирование на них.
Современные электроэнцефалограммы (ЭЭГ), а также МРТ- и КТ-сканеры позволяют исследовать принципы работы и активности разных отделов мозга, но квантовые магнитометрические сенсоры смогут делать это с намного большей точностью и в более короткие промежутки времени (вплоть до миллисекунд). Это позволит не только диагностировать и лечить неизлечимые на сегодняшний день заболевания мозга (включая сложные формы опухолей), но и серьезно продвинуться в развитии нейроинтерфейсов. Что, в свою очередь, будет способствовать как квантовому, так и технологическому прорыву. Для рынка квантовых сенсоров McKinsey предрекает немного меньший объем – до $6 млрд. И это удивительно, учитывая, что область применения у сенсоров обширнее и в перспективе затронет множество практических сфер. Это прежде всего несколько направлений в медицине (диагностика заболеваний, получение высокоточных медицинских снимков и др.), навигация (в том числе в автономном транспорте и спутниках), наука, военная сфера.
Внутри смартфона, который стоит около $500, установлен квантовый чип (производства швейцарской IDQuantique) с уникальным генератором случайных чисел. Он позволяет добиться шифрования данных на таком уровне, что смартфон невозможно взломать даже при целенаправленной атаке. $3 млрд инвестировала в 2014 году IBM в пятилетний проект по разработке нанотехнологических компонентов для кремниевых чипов, в том числе в исследования в области квантовых компьютеров. Обычные люди не будут покупать себе домой квантовый компьютер как минимум в течение ближайших десяти лет. Но в течение этого срока они могут начать пользоваться квантовыми вычислениями через облачный доступ.
Так, Московский физико-технический институт был создан лучшими учеными того времени, в том числе нобелевскими лауреатами, с целью подготовки кадров для Академии наук, а в 2019 году совместно с Российским квантовым центром там запустили магистерскую программу по квантовым технологиям. Ландау, а также проректор по учебной работе и довузовской подготовке МФТИ, основные задачи Физтех-школы — это поиск одаренных ребят и вовлечение их в настоящие проекты под руководством ведущих ученых. Мы много говорим об искусственном интеллекте и про то, как он может повлиять и улучшить бизнесы многих компаний, про блокчейн и то, как технология за несколько лет вошла в топ самых востребованных на рынке, про квантовые технологии и то, как они смогут изменить наш мир. О создании консорциума «Национальная квантовая лаборатория» (НКЛ) объявлено в среду, 25 ноября. В него вошли структура госкорпорации «Росатом» («СП Квант»), Российский квантовый центр, фонд «Сколково», НИУ «Высшая школа экономики», НИТУ «МИСиС», МФТИ и Физический институт им. Главой НКЛ стал Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям «Росатома» и до недавнего времени гендиректор Российского квантового центра.
Ставка На Университеты В Европе
Европейский рынок – один из тех, кто продемонстрировал растущий потенциал в данном направлении, особенно за последние пару лет. Благодаря центрам новейших технологий, ориентированных на прорывные решения, а также быстрорастущим стартапам в различных областях, Россия и весь европейский рынок являются идеальным местом для инвестиций. В Sequnce Ventures уверены, что искусственный интеллект, блокчейн и квантовые вычисления находятся на вершине списка технологий, которые сильно повлияют на технологическую экосистему в будущем. В мире квантовые технологии продолжают развиваться и находить все новые области применения. Достижения в области квантовых технологий открывают новые горизонты для различных сфер науки и экономики, что позволяет добиваться значительных преимуществ в глобальном масштабе.
Отличительная черта современного этапа развития квантовых технологий — возможность направленного воздействия на одиночные квантовые объекты — атомы, ионы, электроны или фотоны (это новый технологический уровень в этой сфере). В области квантовых технологий достигнуты значительные прорывы, которые имеют потенциал изменить мир. Квантовые компьютеры, например, могут обрабатывать информацию в разы быстрее, чем классические компьютеры, что открывает новые возможности в различных сферах, от научных исследований до бизнеса.
Человек, Который С Quantum «на Ты»
Стоит отметить значительную вовлеченность Китая и Республики Корея, научно-исследовательские команды которых проявляют высокую результативность в фундаментальных исследованиях квантовых технологий. По словам заведующего лабораторией квантовых информационных технологий НИТУ МИСИС Алексея Фёдорова, куквинт хорош тем, что его состояние позволяет уменьшить количество физических носителей в виде кубитов и упростить декомпозицию многокубитных вентилей (гейтов) — сложных операций с кубитами. В итоге в квантовой системе можно сократить число двухчастичных гейтов, которые в работе используют две физические системы. Квантовые технологии имеют широкое применение в различных областях, начиная от медицины и энергетики, и заканчивая телекоммуникациями и компьютерными науками.
В своем видеообращении Ангела Меркель назвала квантовый компьютер „чудом техники“ и призвала приложить усилия для защиты места Германии среди мировых лидеров в области квантовых технологий. По словам канцлера, речь идет о технологии будущего, с помощью которой можно достичь прорывов в медицине и революционизировать исследования материалов, поскольку благодаря быстроте квантовых компьютеров становятся возможными сложнейшие вычисления. Меркель также заявила, что правительство мировой лидер в сфере квантовых технологий выделит два миллиарда евро на продвижение технологий и намерено в течение двух лет обеспечить изготовление собственного прототипа квантового компьютера. Россия также включается в гонку за инновационные решения в сфере квантовых технологий, определив совокупный бюджет в 800 млн долл. (текущий курс) и распределив направления среди госкомпаний, что потенциально повысит результативность программы за счет диверсификации задач с возможностью кооперации.
В лаборатории IBM удалось симулировать 56-кубитный процессор, но в компании отмечают, что индустрия искусственно выставила себе рубеж в 50 кубитов и он вовсе не является главным критерием мощности системы. Тем более что эта планка была неоднократно взята и компанией D-Wave с ее компьютерами мощностью 2 тыс. Проблемы, которые были на пяти кубитах, остаются и на 50», — объясняет в одном из обучающих видео сотрудник IBM Research Лев Бишоп. Сверхпроводниковые чипы чаще всего используется в производстве квантовых компьютеров. Другие платформы для создания кубитов (ионные ловушки, холодные атомы) более распространены в лабораторных проектах и редко встречаются в коммерчески ориентированных решениях.
Лидеры Квантовой Гонки: Динамика Мировых Инвестиций
На учёных из этих стран сейчас приходится sixty two % заявок на патенты в области квантовых технологий. Возглавляют эти списки исследователи из компаний Google, Microsoft, IBM и Intel (США), а также DWave Systems (Канада) и Origin Quantum (Китай). В 2019 году Fujitsu создала вычислитель, работающий по принципу квантового отжига кубитами. Он до сих пор крупнейший в мире, активно используется различными компаниями для решения сложнейших задач оптимизации. Например, Toyota Systems использовала его для оптимизации крупномасштабной логистической сети с более чем three млн возможных маршрутов. В 2019 году в Японии приняли государственную программу квантовых исследований на десять лет.
Стоит добавить, что представленный в 2021 году прототип КК на кудитах работает именно на ионах. Но в Российском квантовом центре при этом не считают, что нужно отдавать приоритет одной платформе. «Мы полагаем, что надо осуществлять планомерное развитие всех платформ, поскольку, вероятно, каждая из них будет эффективно решать какие-то свои, определенные типы задач», – поясняет Дмитрий Чермошенцев. Это квантовые частицы, которые могут находиться в суперпозиции не двух состояний (0 и 1, как кубит), а большего числа – например, трех (кутрит) или четырех состояний (кукварт). Работать с таким типом информации можно, имея два или более запутанных, то есть связанных между собой кубита. Увеличение числа кубитов в системе дает экспоненциальный прирост вычислительной мощности, однако вместе с тем возрастает вероятность ошибки в вычислениях и распада связности кубитов.
- Строительство центра планируют завершить к концу 2024 года, объем вложенных инвестиций составит около 6,5 миллиарда рублей.
- Тем временем зарубежные ученые тоже не теряют время, и находят новые пути для ускорения прогресса в области квантовых технологий.
- Израильские, американские и китайские компании получают инвестиции в десятки миллионов долларов, в России этот рынок также развивается, хотя, безусловно, размер инвестиций в разы, а порой и в десятки раз скромнее.
- Квантовая физика также используется в сфере энергетики, где квантовые материалы могут улучшить производительность солнечных панелей и батарей.
- Samsung также активно инвестирует в разработку квантового компьютера и работает над сопряженными технологиями.
- Какие позиции сейчас занимает Россия в области разработки квантового компьютера и когда он станет доступен обычным людям, рассказал Руслан Юнусов.
С его помощью можно программировать находящийся в облаке квантовый компьютер. Исследователи сходятся во мнении, что в ближайшем будущем квантовый компьютер не сможет существовать как самостоятельный девайс, для этого все еще нужно масштабирование технологии и сопутствующей инфраструктуры. В конечном счете может оказаться, что квантовый компьютер — лишь дополнительная часть обычного компьютера, которая позволяет выполнять более широкий спектр задач вроде графического процессора. В физике и химии, например, КК могут моделировать и анализировать сложные химические соединения и реакции (в том числе для разработки новых лекарств).
Квантовые Технологии: Революция В Мире Науки И Промышленности
Работы ведутся по всем группам технологий и широко представлены в деятельности исследовательских организаций Российской академии наук. Мы активно взаимодействуем с аналогичными программами, которые запускаются в отдельных странах. Нужна коллаборация, поскольку мы не можем позволить себе инвестировать столько же, сколько Китай (обещал направить на создание своей Национальной квантовой лаборатории $12 млрд, а, например, конгресс США утвердил проект развития квантовых технологий объемом $20 млрд. — РБК). При этом Руслан Юнусов рассказал, что планируется подключить к деятельности консорциума индустриальных партнеров, крупные компании, которые будут потребителями этих технологий. По его словам, подобные обсуждения ведутся с «Газпром нефтью», которая работает с большим количеством сейсмических данных для определения, где находится нефть, с РЖД и «Аэрофлотом» для решения логистических задач, создания «идеального расписания электричек или авиарейсов».
В глобальном масштабе применение квантовых технологий оказывает значительное влияние на различные сферы науки и экономики. В мировой области достижения в области квантовых технологий позволяют применение новых и инновационных подходов в различных сферах. — Если говорить о квантовых вычислениях, то есть квантовом компьютере, то продавать его сам по себе https://www.xcritical.com/ будет сложно. Это позволит программировать, удаленно используя мощности квантового компьютера. Заказчику не нужно будет иметь у себя физиков, понимать, как происходят отдельные процессы. Тогда нашей задачей будет найти тех, у кого есть потребность в подобных услугах, объяснить им, какие задачи можно решить, написать софт, обучить его использовать.
В Германии уже давно наблюдается новая парадигма, в основе которой синергичность научного сообщества и бизнеса, предприятий. Общее количество выданных патентов в сфере квантовых вычислений среди корпоративного сектора приблизительно возросло в four раза, при этом активный рост начался с 2018 года. Компании D-Wave и IBM владеют примерно одной пятой от общего числа патентов, при этом в последние годы значительно увеличилась активность IBM и Google. Половина из 10 ведущих компаний имеют штаб-квартиры в США (IBM, Northrop Grumman, Google, Microsoft и Rigetti), и вместе они владеют 60% от общего числа патентов. Компании продолжают проявлять заинтересованность в развитии квантовых технологий, увеличиваются объемы инвестирования.
К тому же, таким образом повышается производительность квантовых систем и вырастает скорость выполнения операций. Так, один куквинт (кудит в пяти состояниях) заменяет два классических двухкубитовых вентиля и один вспомогательный уровень, что было показано в работе на примере запуска квантового алгоритма Гровера для поиска по неупорядоченной базе данных. Если считывать формально, то показатели России в области квантовых исследований и разработок выглядят не очень впечатляюще. Практически по всем показателям мы уступаем и «большой тройке» — США, Китай, Евросоюз — и даже отдельным членам последнего, а порой и совсем неожиданным странам. Неудивительно, что, например, глава IBM Арвинд Кришна открыто выразил сомнение, что Россия способна сделать прорыв в области квантовых вычислений. На Форуме будущих технологий Корпорация Росатом продемонстрировала самый мощный в стране 16-кубитный квантовый компьютер на ионах, на котором с помощью облачной платформы запущен алгоритм расчета молекулы.
Систематические квантовые исследования проводят также в Австрии, Швеции, Дании и Швейцарии. €1 млрд — бюджет программы Quantum Flagship, запущенной в октябре 2018 года Европейской комиссией. Первая состоялась в начале XX века и привела к появлению лазеров, транзисторов, ядерного оружия, мобильной телефонной связи, интернета, МРТ-сканеров, светодиодных ламп и многих уже привычных вещей.