Ruslan Yunusov, generálny riaditeľ ruského Kvantového centra, hovoril o tom, čo nová technológia dá ľudstvu
Ľudstvo sa blíži k ďalšiemu technologickému míľniku, ktorý zmení svet tak dramaticky ako krotenie ohňa, objavovanie nového kolesa alebo objavovanie elektriny. Naposledy sa podobný Rubikon dostal pred našu generáciu a bol spojený s nástupom počítačov. Teraz sa podľa vedcov nachádzame vo vzdialenosti niekoľkých rokov od nasledujúcej revolúcie - vzniku kvantového počítača. A nie sú to len pekné slová: Európska únia oznámila, že investuje 1 miliardu eur do programu vlajkovej lode Quantum. Pre porovnanie, ide o štvrtinu nákladov na Veľký hadrónový urýchľovač - najväčšiu vedeckú inštaláciu, aká kedy bola v histórii civilizácie vytvorená.
Naše miesto v novom svete do značnej miery závisí od toho, či sa Rusko pripojí k počtu víťazov krajín v kvantovej rase alebo či nezmešká ďalší technologický skok. Byť na vedľajšej koľaji by bolo obzvlášť urážlivé, pretože zhruba povedané, dve tretiny popredných svetových profesorov kvantovej fyziky majú ruské priezviská, hoci často pôsobia na rôznych univerzitách vo svete. Aby sme využili tento náš potenciál, zhromaždilo ruské Kvantové centrum na konferencii v Londýne to najlepšie.
Hovoril som s generálnym riaditeľom ruského Kvantového centra, Ph. D., fyziky a matematiky Ruslanom Junusovom, o tom, prečo ľudia potrebujú kvantové technológie.
Ruslan, najskôr odpovedz na naivnú otázku: prečo vôbec potrebujeme kvantové počítače? Čo vám tá súčasná nevyhovuje? Podľa Moorovho zákona, a teda každé dva roky, sa výkon elektronických zariadení zdvojnásobuje, tak prečo nevyriešiť nové problémy zvýšením výpočtových schopností klasických počítačov?
- Na samom začiatku bol Moorov zákon formulovaný inak: počet tranzistorov sa zdvojnásobuje každých 1,5 roka. Teraz sa však pokrok spomaľuje a k zdvojnásobovaniu dochádza každé 2 roky. Teraz sa pozrime na ďalšie parametre, napríklad na takt, ktorý určuje rýchlosť počítača. Tu sme dosiahli strop už pred 10 rokmi. Ak si pamätáte, pred 30 rokmi mali dobré zariadenia frekvenciu 1 megaHertz, o 20 rokov neskôr sme dosiahli 1 gigaHertz, to znamená, že procesor začal pracovať 1000-krát rýchlejšie. A potom dosiahli 3 gigaHertzy a nastala stagnácia. Pretože sme sa dostali k fyzickým limitom. Aj čisto teoreticky nemôžeme zvýšiť frekvenciu hodín nad 10 gigahertzov. Tu je príklad pre vás, keď technológia naráža na určité fyzické limity. Ak sa pozriete ďalej, doslova o päť rokov narazíme na ďalšiu bariéru. Povedali ste, že podľa novej verzie Moorovho zákona by sa počet tranzistorov v mikroobvodoch mal zdvojnásobiť. Čoskoro prídeme k tomu, že jediný tranzistor musí byť zložený z atómov. A to je už nemožné.
Čo robiť?
- Jedným z riešení sú iba kvantové počítače. Umožní vám rýchlo vyriešiť niektoré problémy, ktoré sú pre klasický počítač všeobecne neprístupné. Najjednoduchšou aplikáciou je rozbíjanie kódov, dešifrovanie tajných správ. To, čo klasickému počítaču bude trvať miliardy rokov, to urobí kvantový počítač s kapacitou 1 000 qubitov (qubit je informačný prvok v kvantovom počítači, podobne ako trochu v klasickom počítači - autor) za pár minút. Ďalšou aplikáciou kvantového počítača je vyhľadávanie údajov vo veľkých databázach. V dnešnej dobe sa obrovské množstvo údajov jednoducho ukladá bez spracovania, v nádeji, že jedného dňa bude k dispozícii veľká výpočtová sila, ktorá dokáže tieto údaje analyzovať. Kvantové počítače to dokážu.
Propagačné video:
Aké sú šance, že prvý kvantový počítač bude ruský?
- Minimálne, pretože kvantový počítač sa neobjaví za 1 deň. Rovnaká postupnosť krokov: najskôr musíte urobiť jeden qubit, potom 2, 10, 30 … Už pri 300 qubitoch môžete vyriešiť celý rad problémov, ktoré sú nad sily superpočítačov. Teraz očakávame, že sa v priebehu nasledujúcich 3 rokov objavia 50-qubitové univerzálne počítače. S najväčšou pravdepodobnosťou k tomu dôjde v Spojených štátoch alebo Európe za účasti amerických spoločností. Pre porovnanie, v Rusku bol zahájený projekt na vytvorenie počítača s 2 qubitmi. To znamená, že zaostávame za poprednými hráčmi, ale napriek tomu vstupujeme do okruhu krajín, ktoré tieto technológie vyvíjajú. Naša úroveň investícií je zatiaľ neporovnateľná. Samotný Google investuje do kvantového vývoja 100 miliónov dolárov a máme konzorcium, ktoré sa celkovo zaoberá dvoma qubitmi, má oveľa menej. Ale tu, ako na maratóne: je dôležité nielen vyhrať,ale len utekaj. Pretože ak ste skončili aspoň v druhej vlne, získate trhový podiel. Adekvátnou úlohou Ruska je dnes byť v skupine vodcov.
Viete odhadnúť veľkosť trhu? Aký veľký je jackpot, o ktorý súťažia účastníci kvantových pretekov?
- Uvádzanie čísel je úplne nevďačné, ale nejako sme odhadli, že trh s polovodičmi a lasermi je asi 3 bilióny dolárov ročne. Existujú očakávania, že nový trh nebude o nič menší. Keď kvantové technológie skutočne vstúpia do každého domu, trh bude absolútne obrovský.
A čo môžu priniesť do každého domu? Na čo slúži obyčajný človek, ak kvantový počítač rieši zložité vedecké problémy?
- Napríklad bežný človek bude mať rád bankové karty, z ktorých je nemožné ukradnúť peniaze. Túto absolútnu ochranu poskytuje kvantová kryptografia. Mimochodom, takáto bezpečná komunikácia sa už dá kúpiť na Západe a tieto zariadenia plánujeme mať do konca roka. Kvantové počítače a kvantové simulátory umožňujú nájsť materiály s novými vlastnosťami. Dnes auto váži 2 tony a bude vážiť … 20 kilogramov. Môžete ho ručne zobrať a odložiť niekam na poličku. Z hľadiska fyziky tu neexistujú žiadne zákazy, ale konvenčné počítačové technológie nám neumožňujú nájsť také riešenia. A kvantový počítač je schopný simulovať materiál s týmito vlastnosťami. Alebo supravodivosť pri izbovej teplote. O tento problém bojujú už mnoho desaťročí, nemôžu ho však vyriešiť. A to úplne zmení náš život:zabudneme, čo sú energetické straty. Budeme schopní vytvárať silné magnetické polia, ktoré pojmú lietajúce autá a vlaky magnetickej levitácie. Budú cestovať rýchlosťou lietadla a sú veľmi lacné.
Hovoríte o spolupráci so západnými partnermi. Čo im môžeme ponúknuť? Nemáme veľa peňazí. Existujú silní vedci, ale veľa z nich dnes pracuje na západných univerzitách …
- Je zvláštne, že máme veľa vedcov, ktorí sa úspešne realizovali na Západe, ale vrátili sa a spustili laboratóriá v Rusku. Je pre nás veľmi užitočné podporovať takéto projekty. V našej krajine tak vznikajú školy so skúsenosťami zo sveta.
Jaroslav KOROBATOV