Квантовый прорыв: Россия догоняет мировых лидеров

Квантовые компьютеры — вычислительные устройства, которые используют явления квантовой механики для обработки данных. Они способны решать те задачи, с которыми не справляются даже самые мощные суперкомпьютеры. В этой области активно работают такие гиганты ИТ-индустрии, как IBM, Microsoft, Google и Intel. А как обстоят дела в России?

16 кубитов — новый рекорд России

В понедельник на Форуме будущих технологий в Москве был представлен 16-кубитный квантовый компьютер — самый мощный в стране. Его продемонстрировали Президенту России Владимиру Путину. На этом компьютере был запущен алгоритм моделирования молекулы.


— Владимир Путин.

Проект разработки квантового компьютера был запущен в 2019 году при координации Росатома. Над ним работали ученые из Российского квантового центра и физического института им. И. П. Лебедева РАН.

20 кубитов — следующая цель

В области производства квантовых компьютеров Россия не собирается останавливаться на достигнутом. Уже до конца 2023 года в России может появиться 20-кубитный квантовый компьютер.


— вице-премьер РФ Дмитрий Чернышенко.

Что такое кубит и зачем он нужен

Кубит — квантовый бит, наименьшая единица хранения информации в квантовом компьютере. В отличие от обычного бита, который может принимать значение либо 0, либо 1, кубит может существовать одновременно в обоих состояниях. Это называется квантовой суперпозицией.

Благодаря этому свойству квантовые компьютеры могут обрабатывать все возможные комбинации данных одновременно, а не последовательно, как классические компьютеры. Это дает им существенное преимущество в скорости и эффективности вычислений.

Кроме того, кубиты могут быть связаны друг с другом таким образом, что изменение состояния одного кубита влияет на состояние другого, даже если они находятся на большом расстоянии друг от друга. Это явление называется квантовой запутанностью.

С помощью квантовой запутанности можно создавать сложные алгоритмы, которые решают задачи, недоступные для классических компьютеров. Например, такие задачи как факторизация больших чисел, поиск по базам данных, оптимизация расписаний и маршрутов, моделирование химических и биологических систем.

Кто лидирует в мире

В мире существует несколько компаний и организаций, которые занимаются разработкой и производством квантовых компьютеров. Среди них можно выделить следующих лидеров:

IBM — американская компания, которая предлагает доступ к своим квантовым компьютерам через облачный сервис IBM Q. На данный момент самый мощный компьютер IBM имеет 65 кубитов.

Google — американская компания, которая в 2019 году заявила о достижении квантового превосходства на своем 53-кубитном компьютере Sycamore. Однако это утверждение было оспорено IBM.

Intel — американская компания, которая разрабатывает квантовые процессоры на основе сверхпроводников и ионных ловушек. В 2018 году Intel представила 49-кубитный процессор Tangle Lake.

Microsoft — американская компания, которая работает над созданием топологического квантового компьютера, который должен быть более устойчивым к шумам и ошибкам, чем другие типы квантовых компьютеров. В 2022 году Microsoft объявила о научном прорыве в области топологических кубитов, которые являются основой для их квантовой машины. Microsoft также предлагает бесплатный предварительный просмотр своего квантового набора инструментов для разработки, который позволяет программировать квантовые алгоритмы на языке Q# и запускать их на различных квантовых платформах.

Как Россия догоняет мировых лидеров

Россия не отстает от мирового сообщества в области квантовых вычислений. Российские ученые и инженеры работают над созданием собственных квантовых компьютеров на основе сверхпроводниковых кубитов, которые являются наиболее распространенными в мире. Сверхпроводниковые кубиты состоят из электрических цепей, которые при очень низких температурах ведут себя как квантовые частицы.

В 2020 году Росатом запустил первый в стране центр квантовых вычислений, который предоставляет доступ к 5-кубитному квантовому компьютеру через интернет. Целью центра является развитие и тестирование квантовых алгоритмов для решения прикладных задач в области энергетики, медицины, логистики и других отраслях.

В 2021 году Росатом представил 10-кубитный квантовый компьютер, который был разработан совместно с физическим институтом им. И. П. Лебедева РАН и Российским квантовым центром. Этот компьютер был использован для моделирования свойств материалов и оптимизации химических реакций.

Квантовые вычисления — перспективная и динамичная область науки и технологии, которая открывает новые возможности для решения сложных задач в разных сферах жизни. Россия активно развивает свои квантовые компьютеры и догоняет мировых лидеров, таких как IBM, Google, Intel и Microsoft. Российские квантовые компьютеры основаны на сверхпроводниковых кубитах, которые являются наиболее распространенными в мире. Росатом является главным координатором и спонсором проекта по созданию квантовых компьютеров в России. Росатом сотрудничает с ведущими научными организациями, такими как физический институт им. И. П. Лебедева РАН и Российский квантовый центр. Росатом также предоставляет доступ к своим квантовым компьютерам через интернет для разработки и тестирования квантовых алгоритмов. В 2023 году Росатом представил 16-кубитный квантовый компьютер — самый мощный в стране. К концу года Росатом планирует показать 20-кубитный квантовый компьютер, который будет еще одним шагом в сторону достижения квантового превосходства.