Лазерный мир

Вопросы развития технологического суверенитета особенно остро стоят перед Россией на фоне западных санкций. Одним из инструментов для его достижения являются квантовые технологии. «ФедералПресс» узнал у cтаршего научного сотрудника группы «Квантовая оптика», Российского квантового центра Дмитрия Чермошенцева в преддверии Форума будущих технологий, который пройдет в Москве, как квантовые компьютеры помогут российской экономике, в каких направлениях квантовых технологий Россия является одним из лидеров, зачем нужны дешевые лазеры и как изменились отношения с зарубежными учеными после начала СВО.

Дмитрий, в каких областях применяются квантовые технологии и зачем нужны квантовые компьютеры?

— Квантовые устройства, в первую очередь, будут решать задачи, недоступные для классических устройств. Они играют очень важную роль как в развитии прогресса, так и в обеспечении информационной безопасности. Квантовый компьютер в состоянии решать сложные математические задачи, которые встречаются в огромном количестве областей: в логистике, оптимизации химических реакций, в поиске лекарственных молекул для более эффективного производства материалов.

Важная задача, которую сможет решать квантовый компьютер – дешифровка современных систем защиты данных. Это является существенной проблемой с точки зрения кибербезопасности. Соответственно, от такого потенциального взлома необходимо иметь защиту. В связи с чем ученые также занимаются разработкой систем квантовой криптографии, которые защищают информацию на фундаментальном уровне и не позволяют даже квантовому компьютеру взломать ее.
Еще одна область квантовых технологий – это квантовые сенсоры, устройства, которые позволяют более точно измерять различные величины. Например, с помощью квантовых систем мы можем сделать очень точные атомные часы, благодаря которым можно улучшить современные системы GPS-навигации.

Другая задача – регистрация очень слабых электромагнитных импульсов. Такие импульсы, например, может посылать наш мозг. Их отслеживание позволит врачам выявлять болезни на ранних стадиях. Обычные детекторы, которые используются в классических медицинских устройствах, не обладают достаточной чувствительностью. А квантовые сенсоры – обладают.

Почему развитие квантовых технологий важно для развития технологического суверенитета России?

— Это позволит постепенно снижать зависимость от внешних вычислительных устройств и аппаратуры, которые нужны, например, для медицины, для GPS-навигации, защиты данных и решения сложных прикладных задач. Квантовые технологии являются важной частью того технологического суверенитета к которому мы все так стремимся.

Как вы оцениваете развитие квантовых технологий в нашей стране?

— Сейчас запущены большие национальные программы по развитию квантовых вычислений, коммуникаций и сенсорики. Они позволили существенно сократить наше отставание от коллег из других стран. Нельзя сказать, что по всем направлениям мы впереди планеты всей, но есть ряд направлений, где мы находимся на передовой науки.

Какие это направления?

— Например, это создание квантовых компьютеров на кубитах. Это новый подход, позволяющий решать задачи не в двоичной системе вычислений, а при помощи d-мерных регистров. В этом подходе мы – одни из лидеров. Второе – это поляритоника. В России находится одна из лучших в мире лабораторий, демонстрирующая, безусловно, впечатляющие результаты.

В среднем на какое-то количество лет мы отстаем от коллег, но благодаря большим проектам, дорожным картам это отставание сокращается. Если три года назад у нас был один квантовый двухкубитный сверхпроводниковый компьютер, то сейчас у нас есть квантовые компьютеры на всех четырех основных платформах: атомах, ионах, сверхпроводниках и фотонах. На ионах и атомах у нас 16-кубитный компьютер, на сверхпроводниках – восьмикубитный, а на фотонах – четырехкубитный квантовый компьютер.

Удивительно, что за такой короткий срок настолько сильно в России продвинулись квантовые вычисления. Я думаю, заслуга в том, что тема квантовых технологий стала более популярна и больше поддерживается на государственном уровне.

Что такое дорожная карта по квантовым вычислениям?

— Это национальный проект развития высокотехнологической области квантовых вычислений. Он включает разработку квантовых компьютеров, развитие образовательных программ по этому направлению, различные публичные презентации по популяризации науки – чтобы люди знали, что такое квантовые вычисления и квантовая физика. Глобальная цель – чтобы к 2024 году построить несколько квантовых вычислительных устройств, которые будут лучше, чем классические компьютеры, решать некоторые тестовые задачи. А к 2030 году постараться уже сделать вычислители, которые будут полезны для индустрии и экономики.
Национальная дорожная карта необходима, чтобы улучшить экономические показатели государства и ускорить развитие прогресса за счет использования квантовых вычислительных устройств. Курирует это госкорпорация «Росатом».

В феврале стало известно, что ученые из Российского квантового центра вместе с коллегами из ОАЭ и Китая нашли способ удешевить лазерные системы. В чем важность этого исследования?

— Обычно лазеры, которые используются для сложных экспериментов и технологий, особенно для квантовых вычислений, очень дорогие и громоздкие. Их нельзя поместить в маленькое устройство. Мы придумали такой способ: предложили взять дешевый доступный полупроводниковый диодный лазер и связать его с интегральным кольцевым микрорезонатором на чипе. Это позволит улучшить свойства лазера и достигнуть таких же характеристик, как у коммерческих больших и дорогих устройств. При этом система с лазером будет маленькой, более дешевой и ее можно будет много куда интегрировать.

Как вы думаете, когда такие лазеры выйдут на рынок?

— Я думаю, что через пару лет будем видеть их в большом количестве на рынке.

Как вам работалось с зарубежными коллегами?

— В целом научный мир интернационален. В каких-то странах люди хорошо умеют производить чипы, в других – здорово моделируют, где-то умеют собирать системы в конечное устройство и проводить измерения. В нашем проекте мы подытожили результаты работы Российского квантового центра, коллег из Китая и ОАЭ. Получился хороший проект. Взаимодействие строится на общении, обмене знаниями и опытом, а также совместными экспериментами.

В 2022 году на встрече с президентом вы говорили о необходимости создания международных площадок для обсуждения квантовых технологий. Как спустя год вы оцениваете ситуацию в этой сфере?

— Сказать сложно. Безусловно, квантовая физика стала более популярной. На международных форумах стали появляться отдельные стенды по квантовым вычислениям. В рамках сессий форумов, например ПМЭФ, удается больше взаимодействовать с зарубежными коллегами из дружественных стран. Изменения произошли, новые контакты налаживаются.

Отдельные стенды и отдельные сессии стали появляться по квантовым вычислениям стали появляться на международных форумах. Безусловно, в рамках этих сессий удается больше взаимодействовать с коллегами из дружественных стран. Если говорить про общение с учеными онлайн, то оно продолжается.

Какие-то новые площадки появились?

— Форум будущих технологий. Я думаю, что его стоит отметить как новую площадку, которая появилась для обсуждения высокотехнологичных отраслей. Это площадка, где не только говорят про науку и бизнес, но и про самые актуальные технологии на планете. Как она себя проявит – посмотрим. Думаю, существенно улучшит взаимодействие с иностранными коллегами.

Если говорить о коллегах из недружественных стран. Изменилось ли как-то ваше общение с ними после начала СВО?

— Да, безусловно, политика ряда зарубежных университетов, с которыми мы общались и работали ранее, запрещает взаимодействовать с учеными из России. Существуют и законодательные ограничения по взаимодействию с высокотехнологичными компаниями. Конечно, мы поддерживаем с этими коллегами дружеские контакты, но это все-таки речь не про науку и исследования.

Что бы вы посоветовали школьникам, которые хотят связать свою жизнь с наукой?

— Я бы посоветовал всегда искать в науке то, что наиболее интересно. Я окончил МФТИ, Сколковский институт науки и технологий и хочу сказать, что в науке очень важно заниматься тем, что вам нравится. Наука – это процесс очень творческий, и очень важно уметь мечтать, мыслить за гранью стандартных алгоритмов и подходов. Без любви к своему делу этим заниматься нельзя.

Я очень советую заниматься тем, что вам нравится, и поступать в те университеты, которые вам нравятся, а также уделять больше внимания мероприятиям университетов. Это поможет с раннего возраста знакомиться с перспективными областями науки и техники, которые развиваются. Важно участвовать в олимпиадах, хорошо учиться и не забывать, что все, что вам рассказывают на уроках физики и математики, пригодится в дальнейшей работе. Мечтать и идти к своей цели.

Источник: https://fedpress.ru/interview/3252327