50-кубитный квантовый компьютер на ионах создан в России в 2024 году в рамках реализации дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», координатором которой является Госкорпорация «Росатом». Работа проведена научной группой Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН).
Росатом осуществляет организационное управление российским квантовым проектом и паритетно с государством вносит собственные внебюджетные средства в достижение показателей дорожной карты: общий объём финансирования на 2020-2024 гг. составил 24 миллиарда рублей, из которых 12 млрд было вложено Росатомом. Экспертную поддержку реализации дорожной карты оказывает Российская академия наук.
Развитие высокопроизводительных российских квантовых вычислителей при координации Росатома будет продолжено в рамках в рамках федерального проекта «Развитие перспективных технологий» национальной программы «Экономика данных». При этом внимание будет уделено как развитию характеристик квантовых компьютеров, так и созданию условий для их практического применения в экономике и социальной сфере.
На данный момент универсальный квантовый вычислитель на ионной платформе с 50 кубитами является самым мощным квантовым компьютером в России. Доступ к нему осуществляется через облачную платформу, с помощью которой могут быть запущены базовые квантовые алгоритмы.
Созданный квантовый компьютер базируется на уникальной кудитной технологии, которую российские ученые начали использовать третьими в мире, после Австрии и США.
Впервые российский квантовый компьютер был представлен президенту России Владимиру Путину в июле 2023 года на первом Форуме будущих технологий (ФБТ). Это был 16-кубитный компьютер на ионах. Уже на втором ФБТ в феврале 2023 года был продемонстрирован 20-кубитная машина. Менее чем за год, ученые увеличили количество кубитов более, чем два раза – до 50. Согласно дорожной карте, этот показатель должен быть достигнут до конца 2024 года – в данный момент ведется работа над улучшением качества работы квантовых операций и реализации квантовых алгоритмов.
Одной из приоритетных сфер применения квантовых вычислений в будущем станет фармацевтика и медицина в целом: появится возможность моделировать сложные молекулы при создании новых лекарств, а также получат развитие персонализированные медицинские технологии, позволяющие врачу в кратчайшие сроки разработать персональные рекомендации для лечения человека с учетом конкретных факторов его заболевания и особенностей организма. Также квантовые вычисления будут применяться для прогнозирования новых эпидемий.
Эксперты отмечают, что принципиально новые возможности моделирования молекул и химических процессов, которые появятся с применением квантового компьютера, дадут толчок развитию целого ряда индустрий, связанных с химической наукой. А в ИТ-сфере интеграция квантовых вычислений в индустриальное ПО позволит инженерам создавать более продвинутые технологии, например, в судостроении и авиапромышленности.
Важное направление применения «квантов» - транспорт и логистика. Составление оптимальных маршрутов и расписаний движения транспорта позволит решать проблемы пробок, а стихийно возникающие ограничения, например, из-за аварий, будут учитываться в режиме реального времени. Это приведёт к сокращению задержек в движении общественного транспорта и позволит автомобилистам тратить меньше времени на дорогу. В логистике применение квантовых вычислений облегчит, потенциально удешевит и ускорит доставку грузов по различным маршрутам.
В финансовом секторе квантовые вычисления необходимы для минимизации рисков и более точной оценки кредитоспособности организации или человека. А на производстве они помогут, к примеру, составлять оптимальный план выполнения заказов или обеспечивать организацию труда.
Квантовые технологии выведут на принципиально новый уровень возможности искусственного интеллекта – они усилят ИИ в части ускорения машинного обучения, распознавания и анализа изображений, речи и текста, обработки больших данных и т.д. Кроме того, квантовые компьютеры смогут решать те же задачи эффективнее, быстрее, с меньшими энергозатратами.
В вопросах защиты персональных данных и обеспечения государственной безопасности необходимы технологии квантово-устойчивой защиты информации, в частности, постквантовое шифрование. Они обеспечат полностью конфиденциальный обмен данными, потому что попытки перехвата будут сразу же обнаружены участниками коммуникации.
По мнению специалистов, развитие российского квантового проекта приведет к возникновению в стране новых технологических направлений – подобно тому, как российский атомный проект создал целый ряд научно-технических школ и обозначил развитие уникальных исследовательских сфер.
Директор по цифровизации Госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева:
«Росатом вошел в квантовую проблематику по поручению государства. И это неслучайно, развитие технологий будущего, в определенном смысле, историческая миссия Корпорации. Сегодня Росатом координирует и финансово поддерживает российский квантовый проект: мы используем 80-летний научный и организационный опыт атомной индустрии, помогая российским исследователям сделать рывок в сфере, которая обеспечит стране сильные технологические позиции на горизонте завтрашнего дня».
Директор Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) Николай Колачевский:
«Ионная платформа является в мире одной из главных по значимости в квантовых вычислениях. В ФИАНе полностью освоена технология создания квантового компьютера на ионах. Наша исследовательская группа смогла обеспечить высокие темпы развития квантового вычислителя до уровня в 50 кубитов, который позволяет проектировать его будущее применение в прикладных задачах экономики и сферы безопасности. Ожидается, что к 2030 году квантовые вычисления дополнят классические вычисления в решении большого ряда специфических задач, в том числе, позволят развивать квантовую химию и обеспечивать квантовое шифрование».
Советник генерального директора Росатома, сооснователь Российского квантового центра Руслан Юнусов:
«50 кубитов - это колоссальное достижение, особенно, учитывая, что 4 года назад лучшим результатом в России было 2 кубита, а ионное направление построено с нуля. Однако для нас это лишь первый шаг на пути к промышленному использованию квантовых вычислений. В рамках следующей дорожной карты до 2030 года мы будем не только развивать науку и повышать производительность квантовых систем, но и займемся серьезной инженерной работой. Одна из знаковых задач - разработка первых образцов готовых к использованию квантовых компьютеров. Мы верим, что уже через несколько лет отдельные отрасли смогут извлечь пользу от использования того самого квантового превосходства, и сделаем все, чтобы максимально упростить эту задачу».
