Версия для печати

На заседании президиума РАН обсудили перспективы развития отечественных разработок в области квантовых технологий

Темой основного обсуждения стали перспективы развития отечественных разработок в области квантовых технологий.

Открывая заседание, Президент Российской академии наук, академик РАН Александр Сергеев отметил, что в последние два-три года эта повестка приобрела в России особое звучание. «Прежде всего потому, что на уровне руководства страны, на уровне Президента России ставятся задачи – не только перед наукой, но и перед промышленностью – по скорейшему освоению квантовых технологий», - сказал Сергеев.

Президент РАН подчеркнул, что квантовые технологии разрабатываются давно, с момента открытия квантовой механики, и очень многое уже используется в современных средствах коммуникации. «Это, как сейчас говорят, квантовые технологии первой волны, то, что мы сегодня будем обсуждать – это несколько иное и больше связано с информационными технологиями. И если мы научимся с ними работать – свершится вторая квантовая революция», - поделился своим видением Александр Сергеев.

Руководитель Научного совета при президиуме РАН «Квантовые технологии», академик-секретарь Отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН, академик РАН Геннадий Красников (АО «НИИМЭ») в своем докладе «Современное состояние и перспективы развития квантовых технологий в Российской Федерации» (слайды презентации можно посмотреть в официально телеграм канале РАН https://t.me/rasofficial/333) определил квантовые технологии как междисциплинарную область науки и техники, в основе которой лежит возможность управления отдельными квантовыми состояниями объектов и их измерение. Красников пояснил, что квантовые технологии включают квантовые вычисления, квантовые симуляторы, квантовые коммуникации, в том числе квантовую криптографию, квантовые сенсоры и другое.

По мнению академика РАН, надежды развития этого направления прежде всего связаны с полноценным моделированием произвольных квантовых систем. «Это предоставит новые возможности в моделировании и создании материалов, лекарств, в моделировании широкого круга биологических, социальных, экономических вопросов. Позволит создать криптографически устойчивые квантовые коммуникационные системы: квантовый интернет, сенсоры с рекордной чувствительностью», - сказал Красников.

Необходимость инвестирования в эту область научных знаний осознают все ведущие страны мира. «Многие страны очень сильно вкладывают в развитие квантовых технологий, причем, в двух аспектах: национальном и на уровне компаний. Зачастую компании вкладывают больше, чем национальные квантовые инициативы. IBM в 2014 году вложила порядка 3 млрд. долларов. Серьезные инвестиции делают Microsoft, Google. Но на сегодняшний день первое место по национальной квантовой программе держит Китай с вложением 15 млрд. долларов», - привел данные Геннадий Красников.

Подобные вложения уже принесли свои результаты. В 2019 году компания Google представила процессор Sycamore c заявленными 53 кубитами. За 200 секунд было проведено 2 млн. повторений. Если бы эту задачу решал обычный компьютер, ему бы понадобилось несколько лет. Затем Корпорация Honeywell (США) создала ионный квантовый компьютер, его появление позволило ввести понятие квантового объема, то есть показателя квантового вычислительного устройства, которое учитывает не только число кубитов, но и вероятность ошибок. Тем самым было продемонстрировано, что увеличивать количество кубитов, не уменьшая при этом уровень ошибок, бессмысленно. В компьютере корпорации Honeywell каждый кубит имеет взаимодействие со всеми кубитами системы. Если в 2019 году было 64 кубита, то к марту 2021 года объем достиг 512 кубитов. IMB в 2021 году представил 65-кубитовый квантовый процессор на сверхпроводниковых кубитах.

В России сформирован, утвержден и функционирует целый ряд крупных проектов и научно-технических программ. В том числе два центра НТИ: Центр квантовых технологий на базе МГУ и Центр квантовых коммуникаций на базе НИТУ «МИСиС», а также два лидирующих исследовательских центра: по квантовым коммуникациям на базе ИТМО (индустриальный партнер – ОАО «РЖД») и по квантовым вычислениям на базе ООО «Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий» (индустриальный партнер – АО «Русатом автоматизированные системы управления»). Правительством Российской Федерации утверждены две Дорожные карты на период 2021–2024 гг. по развитию высокотехнологичных областей, связанных с квантовыми технологиями: Дорожная карта «Квантовые вычисления» (на базе Госкорпорации «Росатом»), охватывающая четыре основные платформы (сверхпроводниковую, ионную, на нейтральных атомах и фотонную) и исследовательские проекты в области твердотельных, магнонных и поляритонных кубитов, а также Дорожная карта «Квантовые коммуникации» (на базе ОАО «РЖД»). Дорожная карта «Квантовые сенсоры» (на базе Госкорпорации «Ростех») находится в стадии рассмотрения. Реализация Дорожных карт предполагает сокращение отставания работ по 5 квантовым вычислениям в Российской Федерации по отношению к мировому уровню до 2–3 лет (на сегодняшний день это 7–10 лет) и создание глобальной инфраструктуры квантово-защищенной передачи данных на территории России.

Кроме того, на сегодняшний день в России разработаны системы квантового распределения криптографических ключей, ведется работа по сертификации соответствующего оборудования, создаются линии квантовых коммуникаций через промежуточные доверенные узлы на расстояния до 1000 км. В области квантовых сенсоров и квантовой метрологии российскими учеными получен ряд оригинальных результатов, имеющих высокую степень готовности к практическому внедрению. Налажено производство однофотонных сверхпроводниковых детекторов с рекордными характеристиками. Российские сверхпроводниковые однофотонные детекторы удерживают значительную часть соответствующего глобального рынка.

По мнению Геннадия Красникова, на сегодняшний день, в первую очередь, необходима синхронизация Дорожных карт. «Далее необходимо разработать междисциплинарную программу исследований по фундаментальным направлениям в области квантовых технологий, максимально привлекая Научный совет при президиуме РАН «Квантовые технологии» к экспертизе научных проектов, в том числе Дорожных карт. Третье – готовить новые научные программы на 2025-2030 год, потому что предыдущие заканчивают в 2024 году. Передать список проектов, которые наиболее готовы к промышленному внедрению в Минпромторг», - перечислил задачи академик РАН.