Заменят ли квантовые компьютеры классические?

В 2023 году на конференции «Цифровая индустрия промышленной России» на стенде НИТУ МИСИС и в деловой программе будут представлены разработки лаборатории квантовых информационных технологий, которая была создана в октябре 2022 г. на базе НИТУ МИСИС в рамках реализации программы «Приоритет-2030».

Подробнее о планах лаборатории рассказал в интервью ее заведующий, создатель первого в мире квантового блокчейна для хранения и проверки финансовых данных Алексей Федоров.

— Алексей, расскажите, пожалуйста, подробнее о вашей лаборатории?

— Лаборатория продолжает традицию эффективного взаимодействия Университета МИСИС и Российского квантового центра, в рамках которой были запущены совместный научно-образовательный проект «Квантовый центр НИТУ МИСИС» и Центр НТИ «Квантовые коммуникации».

Основные направления деятельности лаборатории:

• моделирование сложных (многочастичных и взаимодействующих) квантовых систем;
• методы управления сложными квантовыми системами;
• новые архитектуры квантовых вычислительных устройств (квантовых процессоров и симуляторов);
• динамика сложных квантовых систем и передача информации;
• анализ устройств квантовых коммуникаций;
• распределенные квантовые системы для обработки информации и метрологии;
• протоколы квантовых коммуникаций для связи квантовых компьютеров.

— Существует гипотеза, что квантовые компьютеры не заменят классические. При этом создание квантового компьютера — сложный и дорогой процесс. Однако перед Россией стоят большие вызовы, и технология должна развиваться в рамках реализации задачи достижения технологического суверенитета.

— С одной стороны, сначала нам надо решить проблему безопасности квантового компьютера. Если мы разберемся с ней, то сможем решать сложные оптимизационные задачи, искать более эффективные способы производства определенных продуктов, производить вычисления, которые сегодня кажутся не решаемыми. Скорее всего, будут нужны разные квантовые компьютеры для разных задач. Сегодня квантовый компьютер представляет собой лабораторию, нагромождение приборов. Однако есть примеры, когда квантовые компьютеры упаковывали в серверные стойки, то есть, они поддаются миниатюризации. Постепенно мы начнем пользоваться квантовыми технологиями, они будут решать практические задачи. И когда-нибудь можем увидеть квантовый компьютер, упакованный в мобильный телефон.

— Какие сложности связаны с созданием квантовых компьютеров и какой экономический эффект может иметь создание такой технологии?

— Я могу прогнозировать сколько угодно, но покажет жизнь и развитие. Скорее всего, квантовые компьютеры не заменят классические. Мы продолжим их использовать, а квантовым будем делегировать те отдельные задачи, где мы удачным образом научились «мыслить» как квантовые существа. Создание квантовых вычислительных машин выведет страну, добившуюся этого результата первой, на новую ступень технологического развития.

 — Уже сейчас наблюдается активный рост интереса со стороны крупных компаний к квантовым компьютерам.

— Есть компании, которые приходят с задачами, например, для финансовой отрасли. Определенная поддержка есть. Я бы хотел, чтобы она была больше, чтобы больше компаний думало о трансформации своих процессов. Мы готовы делиться знаниями. Есть такой термин — «быть квантово готовым». Так что важно, чтобы общество и бизнес были готовы к появлению квантовых технологий.

— Что скажете о симбиозе машинного обучения и ИИ квантовых компьютеров?

— Это очень продуктивное направление, где квантовые компьютеры по-настоящему могут показать свою полезность. Например, Google назвала свою лабораторию Quantum AI Lab, изначально рассматривая возможность соединения квантовых компьютеров и алгоритмов машинного обучения ИИ. Есть много идей, как в разы ускорить обучение нейронных сетей за счет квантов. Более того, можно строить принципиально новые типы нейронных сетей — квантовые нейронные сети.

Почему квантовые компьютеры и машинное обучение могут красиво сочетаться? Есть интуитивный аргумент. Кванты сейчас работают с ошибками и шумами. Но для алгоритмов машинного обучения тот факт, что есть ошибки и шумы, не страшен, потому что алгоритмы настроены на то, что работают с неидеальными выборками. Поэтому неидеально работающие квантовые компьютеры для машинного обучения, которое привыкло работать с чем-то неидеальным — это хороший симбиоз.

— Интерес к квантовым технологиям есть и со стороны студентов?

— Запросов на стажировки даже больше, чем возможности их обработать. К нам приходят студенты, обычно очень хорошие. Они решают задачи, делают это очень быстро. В этом направлении нам с наукой и научной школой везет. Открытия часто делаются потому, что в коллективе есть студенты, которые мыслят по-другому. Поэтому интерес молодежи к квантовым технологиям необходимо поддерживать.

— У студентов есть шансы получить у вас работу?

— Конечно. У студентов не зашорены мозги, они смотрят свежим взглядом. Есть ребята, у которых к 4-5 курсу уже есть несколько публикаций в ведущих научных журналах. Бывает, что мимо проходит парень, вы перекидываетесь парой слов, и ты понимаешь, что это — человек, мыслящий абсолютно нетривиально. Он приходит в группу и за несколько лет достигает очень крутых результатов. Возможно, это будущие рок-звезды квантовой физики.