В России до конца 2024 года планируется запустить разработку трех различных моделей 50-кубитных квантовых компьютеров.

Что такое квантовый компьютер?

Квантовый компьютер функционирует на основе принципов квантовой механики, выполняя операции с информацией. Традиционные компьютеры оперируют битами, представляющими собой единицы и нули. В отличие от них, квантовые устройства используют кубиты, способные одновременно принимать множество состояний между нулем и единицей – это свойство известно как суперпозиция. Благодаря этому, квантовая система может значительно ускорить выполнение определённых типов задач, повышая их эффективность.

“До конца года мы планируем 50 кубитов достичь на атомной платформе. И, возможно, покажем еще один альтернативный компьютер на ионной платформе, тоже 50 кубитов. То есть, если все будет хорошо, в России в конце года будет три квантовых вычислителя на 50 кубитов, а может, даже больше”, – советник генерального директора госкорпорации “Росатом”, сооснователь Российского квантового центра Руслан Юнусов.

Что умеет квантовый компьютер?

Благодаря квантовому компьютеру перед человечеством открываются совершенно новые горизонты возможностей. Его инновационный подход к обработке информации позволяет решать широкий спектр задач.

Моделирование квантовых систем

Процесс квантового моделирования имеет много общего с традиционным. Ученые строят математическую модель, используя биты (единицы и нули), чтобы проверить точность предсказания поведения определенной системы. Если результаты совпадают с ожиданиями, значит, модель корректная и её можно использовать далее.

Однако в квантовом компьютере всё гораздо сложнее. Здесь применяются кубиты, обладающие уникальными квантовыми свойствами. Они позволяют моделировать квантовые системы без необходимости увеличивать сложность вычислений экспоненциально. Уже сейчас на квантовых устройствах возможно проведение базовых симуляций. К примеру, молекулу можно представить через набор кубитов, а затем проводить с ним различные операции, получая решения, такие как энергия, выделяемая при химических реакциях.

Высокая скорость обработки данных

Квантовые компьютеры способны обрабатывать данные значительно быстрее обычных вычислительных машин. Кроме того, они справляются с большими объемами информации. Предполагается, что высокая скорость обработки станет ключевым фактором прорыва в таких областях, как искусственный интеллект и машинное обучение.

Оптимизация информации

Традиционным компьютерам сложно справляться с задачами, включающими большое количество переменных или сложные взаимосвязи между ними. Однако квантовым устройствам эти проблемы будут по плечу. В перспективе они помогут оптимизировать логистику, создавать сложные графики и решать другие подобные задачи.

Шифрование данных

Еще одно важное применение квантовых компьютеров связано с улучшением безопасности криптосистем и защитой конфиденциальной информации.

Первый в России ионный квантовый вычислитель с 50 кубитами был в нынешнем году создан специалистами Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева РАН.

По мнению Юнусова, в течение последних лет в России велись разработки не одного, а нескольких типов квантовых компьютеров. Он подчеркнул, что первый компьютер, преодолевший барьер в 50 кубитов, был основан на ионной технологии, однако аналогичный результат могли бы показать и другие проекты.

Говоря о ближайших перспективах, Юнусов заявил, что к 2025 году целью является достижение уровня в 75 кубитов. При этом он подчеркнул важность повышения точности работы квантовых вычислителей для решения практических задач.

Он также выразил намерение продемонстрировать к 2030 году успешное решение ряда экономических задач с помощью квантового компьютера, превосходящего по эффективности традиционные суперкомпьютеры. Юнусов уточнил, что для достижения этой цели необходимо не только наращивать число кубитов, но и существенно повысить их качество, отметив, что такая работа будет вестись параллельно.

 «К 2030 году мы как раз хотим показать решение нескольких полезных для экономики задач. Так, чтобы квантовый компьютер победил суперкомпьютер», — сказал Юнусов. «Но надо понимать, что для этого недостаточно просто увеличивать количество кубитов, нужно радикально улучшить их качество. И эта работа будет проводиться параллельно», — добавил он.

Стоит подчеркнуть, что развитие квантовых технологий продолжается, и многие аспекты их работы пока остаются предметом исследований. Тем не менее, потенциал, который они несут, поистине вдохновляет.