Советник гендиректора Росатома: мы уже создали 20-кубитный квантовый компьютер

— Расскажите мне, готов ли 20-кубитный квантовый компьютер?

— В рамках дорожной карты по квантовым вычислениям мы разработали 20-кубитный квантовый компьютер. Мы его реализовали на ионной платформе. Также у нас есть 25-кубитный компьютер на атомной платформе. Но качество операций лучше на ионной платформе. Мы уже говорили про то, что со временем — и это время начинает наступать — гораздо важнее будет производительность компьютеров, а не количество кубитов. Чем дальше, тем сложнее будет сравнивать разные платформы. 100 атомов — это лучше, чем 30 ионов, нет? А ответ кроется в том, смотря какие 30 ионов у вас и смотря какие 100 атомов.

В мире вырабатываются подходы к оценке эффективности квантовых компьютеров. Например, компания IBM предложила такую метрику, как квантовый объем, — некую совокупность количества и качества кубитов. Не все с ней согласны, не все, скажем так, аспекты освещаются одним параметром, но это интересный параметр, и мы его тоже для себя начинаем использовать.

В следующем году мы, конечно же, будем рассказывать о количестве кубитов, начинаем показывать алгоритмы, глубину алгоритмов, и это будут не менее важные характеристики.

— Вы раньше говорили о том, что к концу этого года будет 100-кубитный компьютер. Планы не изменились?

— У нас есть планы от 50 до 100 кубитов. До конца этого года должны успеть 50 сделать. Посмотрим, может быть, получится и больше.

— Простой вопрос: зачем нужен квантовый компьютер? Какие области вычислений он позволяет закрыть лучше, перспективнее, чем существующие машины? Чем он лучше существующих кремниевых технологий?

— Простой ответ на простой вопрос — мы не знаем, зачем нам нужен квантовый компьютер. Но не потому, что мы ничего не знаем, на самом деле мы, конечно, знаем первые применения квантового компьютера, у нас есть первые алгоритмы. У нас не хватает мощности железа, чтобы показать полезность алгоритмов, но они уже есть. И помогут решать задачи в логистике, в моделировании молекул, например, и так далее и так далее — где надо перебирать много различных вариантов. Это направление точно принесет свои успехи. Например, госкорпорация "Росатом" уже сейчас тестирует работу квантовых алгоритмов в задачах по разработке новых типов реакторов и аккумуляторов.

Когда создавались классические компьютеры, было мнение, что тысячи таких вычислительных машин хватит на всю планету, потому что определенное есть количество задач и они будут решены. Да, построили компьютеры, задачи решили, но оказалось, что, пока решали эти задачи, обнаружили целый горизонт новых. В этом контексте мы пока не знаем, зачем нам нужен квантовый компьютер. Когда мы начнем решать те задачи, которые видим сегодня, то, конечно же, увидим новые горизонты, и вот там-то откроется что-то очень интересное. Так мыслят очень многие большие ученые — что по мере того, как ты начнешь работать, играть на этом компьютере, разные штучки запускать, разные алгоритмы, ты поймешь, для чего еще его можно применить, прямо вот очень существенно изменив нашу жизнь. Однако уже понятно, что с его помощью можно решать задачи моделирования веществ, химических или физических. Кстати, есть большое подозрение, что мощный квантовый компьютер будет построен на кремниевой технологии, как ни странно. Сейчас появляются только первые образцы. Кремниевая технология — это самая сложная технология, которой владеет человечество. И мы умеем делать миллиарды, десятки миллиардов транзисторов. А нам бы хотелось иметь хотя бы миллионы кубитов. И в целом понятно, что они могли быть реализованы на полупроводниковой, кремниевой платформе. Пока мы не умеем это делать так масштабно, но первые результаты получены. Все ждут, когда пойдет быстрое масштабирование. Если оно пойдет в кремниевые технологии, тогда, конечно, мы очень сильно все переключимся на это. Это первый момент. А второй момент — квантовый компьютер, когда вы спросили, чем он лучше, — он в каких-то задачах лучше радикально, а в каких-то он никогда не будет лучше.

— В каких лучше радикально?

— В задачах, которые требуют параллельных вычислений. За счет того, что квантовый компьютер находится в суперпозиции большого количества состояний, используя определенный алгоритм, мы можем обрабатывать сразу много-много потоков. И вот эта многовариантность, многофакторность — это те задачи, которые хороши для квантового компьютера. А вот, например, последовательные задачи гораздо лучше будут решаться классическими системами. И здесь квантовый компьютер лучше рассматривать как сопроцессор. Сейчас делают чипы для искусственного интеллекта, способные решать задачи искусственного интеллекта лучше, чем предыдущие платформы. И в этом смысле квантовый компьютер можно рассматривать как следующую надстройку, которая позволит решить еще один класс задач. Единственная разница между этими всеми шагами, что внутри квантового компьютера совершенно по-другому логика устроена благодаря свойствам квантового мира. Но с точки зрения потребителя, ему будет казаться: ну вот еще какой-то класс задач начали решать.

— Кстати, с точки зрения потребителя. Человечество, как известно, взрослеет в игре. Компьютерный мир — это мир игровой. Использовать квантовые технологии компьютера для игровой индустрии возможно, на ваш взгляд?

— Это зависит от того, какая игра. Если вы в ней попробуете создать моделирование сложной физики, то по мере того, как глубоко вы начнете моделировать, вам мощности может не хватить. Почему я говорю про физику сложную. Влобовую рассчитать поведение даже не очень большого количества частиц классический компьютер не может. А квантовый — он сам по себе имеет похожую структуру, и поэтому ему, конечно, более, скажем так, удобно проводить такие расчеты. Нужно ли это в играх? Посмотрим.

— А есть ли потенциальная опасность в использовании квантовых технологий?

— Мир очень интересно развивается в последние десятилетия. Технологии быстро и очень сильно усложняются. Количество информации растет катастрофически быстро. За последние пять лет человечество накопило информации больше, чем за всю предыдущую историю человечества. А с другой стороны, интерфейсы упрощаются. Вы пользуетесь телефонами и компьютерами более интуитивно, хотя содержание там усложняется с каждым разом.

— А разве технологии должны развивать человека, а не служить ему?

— Это главный вопрос. На мой взгляд, конечно, должны. Потому что технологии — это инструмент познания мира. Познание мира — это ищущее мышление, а не наоборот. А наоборот — это путь упрощения: тебе в голову подключают электроды, стимулируют зоны мозга, например центр удовольствия. И тогда зачем тебе смотреть социальные сети, чтобы получать удовольствие? Все дофаминовые зависимости можешь просто через электроды или там транскраниальную какую-нибудь стимуляцию получить. И жизнь будет прекрасна, бессмысленна и одинакова. То есть мы, казалось бы, строили, строили и пришли все равно в состояние смерти, как ни странно. Смерти не биологической, а культурной, интеллектуальной.

— Возвращаясь к квантовому компьютеру. А какова у него точность? Насколько я знаю, пока невысокая, и в зависимости от набора кубитов она существенно падает.

— Точность нашего компьютера 95% — на двухкубитной системе. При этом прогресс в точности идет очень быстро. Полтора года назад мы начинали с 60% — это чуть-чуть выше случайности, — сейчас уже 95%. И дальше, я думаю, мы быстро дойдем до 98–99%. Затем начнется инженерная работа на еще больших массивах.

— Любой прогресс основан не только на интеллектуальных прозрениях ученых, но и на инструментах. Что у нас с точки зрения инструментов в нынешней, сложной ситуации? С точки зрения доступа к технологиям, к материалам? Как дело обстоит в развитии квантовых технологий?

— Проблемы есть. Действительно, если мы говорили бы три-четыре года назад, то тогда мы использовали 90% импортного оборудования. А сейчас мы получили мощный стимул для развития собственных технологий. Конечно, все невозможно сделать самим, но какие-то сложные лазеры, например, нам удалось запустить. Речь идет о фемтосекундных лазерах. Конечно, самое сложное — это все, что связано с микроэлектроникой. Чтобы сделать чип, надо задействовать много элементов, много материалов, много оборудования. Если у тебя выбьют один элемент цепочки, ты не получишь продукт. В последние годы были введены мощнейшие санкции против Китая, и не только в области микроэлектроники. Им теперь лазеры не продают и фриджи для сверхпроводящих квантовых компьютеров не продают. И они вынуждены быстро разворачивать свою программу импортозамещения. Конечно, в этой области у Китая сильное преимущество по сравнению с нами. В общем, появляются технические решения, которые нам не продавали, — теперь их можно купить в Китае.

— У нас есть хорошие работы по созданию софта для квантовых компьютеров?

— В России целое направление, несколько научных групп, которые занимаются и квантовыми алгоритмами и делают квантовый софт. В этом направлении мы вполне вровень идем с мировыми лидерами. Теоретические работы отечественных специалистов очень хорошего мирового уровня. И главное, мы видим, что некоторые зарубежные коллеги, тоже активно развивающие квантовые компьютерные системы, отстают от нас.

— Вы развиваете центр нейробиомедицинских междисциплинарных исследований LIFT в партнерстве с ФМБА. Чем этот центр занимается и какие результаты у него уже есть?

— Центр фактически был запущен в 2023 году при поддержке Газпромбанка. Сейчас строятся лаборатории, работают шесть научных групп. Экспериментальные результаты центра появятся в конце 2024 года. Мы такой центр создали для того, чтобы улучшить самого человека с точки зрения нервной системы — как периферической, так и центральной. К примеру, создать совершенные протезы, которые будут чувствительными, а не просто функциональными. Для этого необходимо более глубокое взаимодействие с нервной системой.

— Скажите, а как вы относитесь к последнему событию в этой области — внедрению нейроимпланта, созданного инженерами Илона Маска, в одного из пациентов?

— Большое количество экспертов говорит, что Маск показывает не особо прорывные исследования. Но с точки зрения маркетинга, конечно, он номер один, и то, что он привлекает внимание всей цивилизации к таким вопросам, — это важно. Мы себе такие цели ставим. Я сейчас не готов называть конкретные сроки опытов по вживлению имплантов, но в целом способы прямого общения с мозгом — это одна из задач в LIFT.