Речь идет о квантовых вычислениях и криптографии. Механизмы внедрения этих направлений в работе ядерного центра обсуждали вчера в Снежинске ученые РФЯЦ – ВНИИТФ, МГУ и ЮУрГУ.
Использование квантовых технологий в математическом моделировании РФЯЦ – ВНИИТФ поможет достичь квантового превосходства в решении задач. Главное преимущество квантовых вычислений – в молниеносных расчетах. Исследования ученых показывают, что на квантовом компьютере за 200 секунд можно решить задачу, которую на обычном суперкомпьютере решали бы более 1,5 миллиардов лет.
По словам одного из участников совещания, заместителя начальника теоретического отделения РФЯЦ – ВНИИТФ Владимира Дрёмова, несмотря на всю ограниченность возможностей современных квантовых компьютеров, уже можно строить квантовые алгоритмы и реализовывать их на симуляторе квантовых вычислений. Это некая программа, которая запускается на обычном компьютере, но ведет себя так, как будто работы выполняются на «квантовой машине». Одними из первых задач, для которых будут созданы алгоритмы, станут, скорее всего, минимизация функционала, параметризация функции многих переменных, решение системы линейных алгебраических уравнений. При этом внедрение квантовых технологий никак не скажется на раскрытии информации.
«Решение любой сложной задачи в своей базе имеет элементарные алгоритмы. Например, решение системы линейных уравнений – это универсальный алгоритм, он применяется в прогнозах погоды, при решении уравнений Шредингера, в фундаментальных исследованиях в области квантовой механики. Он применяется и в наших задачах. Тем специалистам, которые будут заниматься реализацией этого алгоритма и других подобных алгоритмов на квантовых компьютерах, не обязательно обладать секретностью высшей степени, это должны быть просто хорошие математики и физики», – пояснил Владимир Владимирович.
Квантовые технологии в математическом моделировании для ядерного центра – новое направление, и здесь не обойтись без научной поддержки экспертов в этой области. В МГУ уже не первый год изучают квантовые вычисления и квантовые коммуникации, и на сегодняшний день ученые университета накопили большой опыт в этой области и готовы делиться этими знаниями.
Планируется, что в ближайшее время эксперты МГУ проведут семинар для ученых РФЯЦ – ВНИИТФ, после чего будут прорабатываться конкретные шаги по применению квантовых вычислений в работе ядерного центра.
Еще одна задача, которую помогут решить квантовые технологии, связана с защитой информации. Так называемая квантовая криптография позволяет создать абсолютно защищенные линии связи, которые невозможно взломать ни при каких условиях. Такой вид защиты можно применить, например, при передаче информации в ЦОДах ядерного центра.
«Одна из угроз, которая стоит перед системой защищенной связи, так называемой системой ассиметричного шифрования, – это угроза квантового компьютера. Создание такого компьютера, который быстро и эффективно решает определенный класс задач, поставит под серьезную угрозу систему ассиметричного шифрования, на которой много чего сейчас построено. Поэтому мир придумал альтернативу – квантовую криптографию, которая фактически сводит систему шифрования к симметричной, когда у лигитимных пользователей есть идентичные наборы битов в ключах. Эти системы не ломаются квантовыми компьютерами», – подчеркнул научный руководитель Центра квантовых технологий МГУ, руководитель лаборатории квантовых технологий ЮУрГУ Сергей Кулик.
Кроме обсуждения вопросов, связанных с внедрением квантовых технологий в работы ядерного центра, также поднималась тема использования опыта ВНИИТФ для реализации проектов по квантовым вычислениям и квантовой криптографии. Речь шла о том, что передовые разработки ядерного центра по лазерной тематике могли бы стать элементами «квантовых машин», что вызвало особый интерес у экспертов из МГУ и ЮУрГУ.