Скачок в будущее: как Россия и Германия победят в квантовой гонке - «Наука»

МОСКВА, 18 фев — Новости Дня. Россия может выделить 100 миллионов долларов на развитие квантовых технологий и объединить усилия в разработке квантового компьютера с Германией и другими странами Европы, если этому не помешают политические проблемы. Об этом заявили участники международного форума, состоявшегося на днях в Берлине.

Помимо ученых, на форуме выступили представители органов власти России и ФРГ, в том числе помощник президента Андрей Фурсенко, рассказавшие о том, какие проекты подобного рода могут появиться в наших странах в ближайшее время.

На подножке квантового поезда

"Квантовые технологии, наряду с "большими данными" и машинным обучением, станут основой экономики, и человечество начнет активно использовать их, как я надеюсь, уже в ближайшем будущем. Надеюсь, что в их совместном развитии будут участвовать не только наши две страны, но и другие международные партнеры, посещавшие, в частности, квантовую конференцию в Москве", — заявил Фурсенко.

Его поддержал Томмасо Каларко (Tommaso Calarco), руководитель проекта EU Quantum Flagship, в рамках которого Европа вложит в ближайшие годы свыше миллиарда евро в развитие квантовых компьютеров, систем защиты данных и других технологий. Он пояснил РИА "Новости", что интерес к подобной кооперации неоднократно выражали и Фурсенко, и Григорий Трубников, заместитель министра образования и науки России. Европейские ученые тоже были бы заинтересованы в подобных российских проектах, если они появятся.

"Мои российские коллеги неоднократно приглашали меня в Москву рассказать о том, как работает наш квантовый проект, и, насколько я знаю, в России в ближайшее время могут создать что-то похожее с очень серьезным бюджетом, порядка 100 миллионов долларов. Мы, ученые, были бы рады принять участие, но нужно понимать, что это стратегические технологии и тут многое зависит от отношений между нашими странами", — пояснил физик.

Огромный интерес к квантовым технологиям, по его словам, связан с одним простым соображением — интернет, основу современного цифрового мира и большей части экономики, создали фактически полностью в США, а Европа, как и Россия, и другие страны, по выражению Каларко,"опоздала на этот поезд" и никак его не контролирует.

Гигантские средства, которые сегодня вкладывают и правительство США, и частные американские компании в квантовые вычисления и системы защиты данных, заставили европейских чиновников задуматься о том, что ЕС может не попасть и на этот "технологический поезд", и выделить беспрецедентные ресурсы на участие в квантовой гонке.

"Мы все понимаем — не только ученые, но и чиновники Еврокомиссии и члены Европарламента, — что квантовое будущее безальтернативно. Все наши компьютеры, сотовые телефоны, лазеры, медицинские датчики и прочие устройства работают благодаря законам квантовой механики, и сейчас нас ожидает вторая квантовая революция, которая в корне поменяет то, как живет и развивается мир", — продолжает Каларко.

Победа в квантовой гонке, по его словам, потребует беспрецедентных усилий, и поэтому Европа готова сотрудничать в данном направлении не только с Россией, но и с Китаем, Японией и многими другими странами, в которых есть интерес к развитию квантовых вычислительных систем и технологий передачи данных.

Ставка на одну "квантовую лошадь"

Интерес Германии к сотрудничеству с Россией в данной области, как пояснил Алексей Кавокин, профессор Саутгемптонского университета (Великобритания), а также руководитель лабораторий в РКЦ и Санкт-Петербургском государственном университете, связан с тем, что и российские, и немецкие ученые ставят в этой гонке на одну и ту же "квантовую лошадь".

"Квантовые технологии интересны и уникальны тем, что, в отличие от всех остальных областей науки, тон здесь задает теория, а не эксперименты. Обычно люди что-то открывают и лишь потом пытаются объяснить, что это такое, однако в этом случае все происходит ровно наоборот — сначала теоретики открывают какую-то концепцию, а затем эмпирики пытаются ее найти в реальном мире. Это дает невероятную свободу и создает условия, подобные скачкам — никто точно не знает, на какую квантовую лошадь нужно ставить", — рассказывает ученый.

По словам Кавокина, Россию и Германию объединяет то, что наши ученые интересуются близкими проблемами квантовой физики и используют схожие подходы при создании квантовых вычислительных машин и других компонентов "технологий послезавтра", как выразился помощник президента России.

К примеру, большинство российских и немецких научных групп, занятых квантовыми вычислениями, сфокусировали свои усилия на кубитах, простейших вычислительных модулях и ячейках памяти квантовых компьютеров, изготовленных на базе сверхпроводников и полупроводников.

Ученые России и Германии давно обмениваются идеями и сотрудничают в данной области — многие отечественные специалисты одновременно работают и в научных центрах ФРГ, и в российских исследовательских учреждениях, что помогает распространению этих идей.

Как добавил Вольфганг Марквардт (Wolfgang Marquardt), руководитель Исследовательского центра Юлих, он надеется, что российские и немецкие физики будут сотрудничать на постоянной основе, в рамках долгосрочных и "бессрочных" соглашений, а не только по конкретным проектам, пусть даже крупным, таким как лазер XFEL или термоядерный реактор ITER.

С ним согласен Манфред Байер (Manfred Bayer), физик из Технического университета Дортмунда. Он отметил, что дортмундские ученые сотрудничают с коллегами из МГУ и Физико-технического института РАН уже полвека.

За это время удалось совместно создать множество интересных приборов, в том числе сверхэкономичный "квантовый" аналог полупроводниковых светодиодов, яркостью которого можно гибко управлять.

Совместные исследования квантовых вычислительных систем уже сейчас проводятся в РКЦ, Технологическом институте Карлсруэ и Институте физики твердого тела РАН в Черноголовке под руководством Алексея Устинова, профессора НИТУ "МИСиС".

"Нужно отметить, что в России сегодня действуют, насколько я знаю, как минимум четыре лаборатории, где есть или очень скоро будет все необходимое для замеров кубитов и манипуляций ими. В Германии, для сравнения, сейчас всего три таких площадки, и это, как мне кажется, один из самых весомых аргументов для кооперации и сотрудничества между нашими странами", — говорит физик.

За последние несколько лет в Россию приехали свыше 50 молодых ученых и аспирантов из Германии, и столько же их российских коллег отправились в университет Карлсруэ и другие научные немецкие центры для обмена опытом. Подобное сотрудничество, отмечает Устинов, помогло российским физикам научиться работать с кубитами и изготовить первый полностью российский кубит в рекордно короткие сроки.

Сейчас команда Устинова проводит серию экспериментов, в рамках которых сразу несколько российских и зарубежных лабораторий пытаются создать небольшой "квантовый процессор", объединяющий несколько кубитов, и провести на нем простейшие вычисления. В этом или следующем году ученые должны "склеить" два кубита, а в ближайшие несколько лет — создать логические схемы из большего числа элементов.

Наука и геополитика

Главным препятствием для развития всех этих совместных проектов и их перерастания в нечто большее, как отметил Андрей Фурсенко, может стать геополитика — многие подобные технологии и устройства, по его словам, критически важны для обеспечения безопасности государств.

"Наши ученые сейчас находятся в тренде — результаты их исследований вызывают уважение и к ним прислушиваются в мире. Три последних квантовых форума показали, что у нас есть международные партнеры, которые воспринимают нас как равного игрока. Но не все зависит от нас. К примеру, наших ученых уже долго не принимают и не приглашают в программы по развитию инфраструктуры, нам не позволили купить компанию Opel", — отметил помощник президента.

Как отметил Фурсенко, он не исключает, что в европейских властных кругах есть "структуры, которые сомневаются в целесообразности привлечения российских научных организаций к подобным проектам", хотя научное сообщество Европы выступает за кооперацию. Шансы на начало подобного сотрудничества, по мнению помощника президента, все же есть, хотя оценить их пока достаточно сложно.

По словам Руслана Юнусова, директора РКЦ, Россия вряд ли справится с решением этой задачи, опираясь только на свои собственные ресурсы и отечественных ученых.

"Пока нельзя сказать, что 100-миллионная программа развития квантовых технологий, идею создания которой продвигает Сбербанк и Газпромбанк, близка к воплощению. Она находится на проработке в правительстве, и сейчас я больше уверен в том, что все завершится удачно, чем в прошлом году. Мы готовы участвовать в ней в качестве исполнителей, а также можем предоставить ведущих международных экспертов, которые помогли бы ее доработать", — заявил Юнусов.

Он подчеркнул, что 100 миллионов долларов в данном случае — очень скромная сумма, которой достаточно на реализацию одиночной программы или проекта, но не для создания полноценного квантового компьютера.

"Для реализации нескромных задач нужны нескромные деньги. Чудес не бывает, нужны материальная база, люди, технологии и оборудование. Если бы квантовый компьютер можно было создать за меньшие деньги, то и в Европе бы на его разработку выделяли столько же, сколько у нас", — заключает директор РКЦ.