Как новейшие разработки повысят конкурентоспособность России

Фото: Иван МАКЕЕВ

В Москве, в ЦМТ проходит Форум будущих технологий «Вычисления и связь. Квантовый мир» (мероприятие продлится до 14 июля).

Заметным событием форума стала презентация доклада «Квантовые технологии для государства и бизнеса: настоящее и будущее». Документ подготовлен экспертами Фонда Росконгресс, Российского квантового центра, ООО «СП Квант», ОАО «РЖД» и Правительства Москвы.

Как известно, основные постулаты квантовой физики были сформулированы в самом начале ХХ века, и уже к 1940-м годам можно говорить о внедрении достижений высокой науки в повседневную жизнь. Многие устройства, которыми мы, без преувеличения, пользуемся каждое мгновение и от которых часто зависит наша жизнь, работают на принципах квантовой механики. В первую очередь это полупроводниковые компоненты (транзисторы, диоды) – с развитием технологий они стали так малы, что увидеть их глазом зачастую невозможно, но принцип работы не поменялся. Первые полупроводниковые транзисторы, появившиеся в 1940-х годах, стали главными «кирпичиками» микросхем (с 1960-х годов). К числу квантовых приборов относятся и лазеры, изобретенные в 1950-х годах.

Развитие технологий, миниатюризация компонентов, а также новые достижения теоретиков привели к тому, что в конце XX века мир оказался на пороге второй квантовой революции. Ее ключевое отличие от первой заключается в способности управлять квантовыми системами на уровне отдельных частиц, например, атомов и фотонов. Методы и решения, основанные на высоком уровне контроля над индивидуальными квантовыми объектами, принято называть «квантовыми технологиями».

По мнению ученых, перспективными для бизнес-задач могут быть три направления развития квантовых технологий: квантовые вычисления (различные версии квантовых компьютеров и эмуляторы их работы), квантовая защита информации (квантовые коммуникации и постквантовая криптография, то есть новые устойчивые к квантовому взлому методы шифрования) и квантовые сенсоры, говорится в докладе.

Последним термином специалисты обозначают устройства, использующие в своей работе сверхчувствительные квантовые эффекты. Развитие ультрачувствительных датчиков нового поколения может дать мощный импульс сразу в нескольких областях: обороне, безопасности, навигации (космос, беспилотный транспорт), строительстве, геологоразведке и добыче полезных ископаемых, в медицинской диагностике и терапии, индустрии 4.0.

Научные прорывы в развитии квантовых компьютеров, которые мы наблюдаем в последние годы, позволяют надеяться, что уже к 2025–2030 годам мир ждет массовое внедрение квантовых компьютеров. После этого этапа внеквантовое технологическое лидерство станет попросту невозможным. Именно поэтому уже сейчас крупные международные компании знакомят своих сотрудников с квантовыми вычислениями, наращивают практический опыт использования таких технологий.

В 2024-2025 годах авторы доклада ожидают появления в мире прототипов квантовых вычислительных систем на основе более чем 1000 кубитов и облачного доступа к ним. К этому времени квантовые компьютеры могут превзойти классические в решении некоторых практических задач. Также эксперты отмечают, что после 2030 года могут появиться устройства с миллионом и более кубитов, которые будут моделировать очень сложные химические системы, решать задачи аэро- и гидродинамики, освоят криптоанализ.

Новейшие разработки повысят конкурентоспособность нашей страны, смогут защищать персональные данные как никогда прежде, выведут на новый уровень медицину, значительно улучшат качество жизни.

В России поддержку развития технологий квантовых вычислений осуществляет федеральный проект «Цифровые технологии» национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации». Дорожную карту развития высокотехнологичной отрасли «Квантовые вычисления» подготовили специалисты госкорпорации «Росатом», с которыми сотрудничают 15 ведущих научно-исследовательских центров и вузов России. На сегодняшний день уже реализованы первые прототипы рабочих квантовых процессоров на различных физических платформах. Дорожную карту развития квантовых коммуникаций курирует ОАО «РЖД», она объединяет всех игроков внутреннего рынка в экосистему квантовых коммуникаций, и в настоящее время в неё входит более 100 организаций: институты развития, вузы, разработчики, производители и конечные потребители. Среди реализованных в рамках дорожной карты проектов — строительство магистральной квантовой сети, которая объединяет Москву, Санкт-Петербург и Нижний Новгород, а общая ее протяжённость составляет 1147 км, отмечается в докладе, который был презентован на Форуме будущих технологий.