Что такое квантовые технологии и как они меняют нашу жизнь? Чем квантовые компьютеры отличаются от классических? Об этом 25-26 сентября ульяновцам рассказал старший научный сотрудник группы «Квантовая оптика» Российского квантового центра Дмитрий Чермошенцев в рамках федерального проекта сети Информационных центров по атомной энергии (ИЦАЭ) «Энергия науки».
«Энергия науки» в Ульяновске началась с лекции в Ульяновском государственном техническом университете, где Дмитрий Чермошенцев провёл лекцию «Квантовые вычисления и при чём тут котики?». Квантовые технологии – это перспективное направление физики, которое изучает законы квантовой механики и создает инновации на основе кванта – неделимой частицы, атома или фотона.
«На самом деле, квантовые технологии появились достаточно давно. Первая квантовая революция началась в 1947 году с изобретением транзистора – устройства, ставшего основой всей современной электроники. Сегодня мы живём в эпоху второй квантовой революции, которая началась в начале 2000-х годов. Эта новая волна открытий связана с переходом от коллективных квантовых явлений к индивидуальным, что позволяет разрабатывать передовые технологии и открывать возможности, о которых ранее можно было только мечтать», – подчеркнул Дмитрий Чермошенцев.
Современные устройства, такие как смартфоны, компьютеры и телевизоры, уже воплощают достижения квантовых технологий. Но процесс их совершенствования продолжается, и впереди нас ждут новые открытия. Одним из наиболее перспективных направлений является разработка квантового компьютера, который, в отличие от классического, сможет проводить сверхбыстрые вычисления и применяться для изучения дальних планет.
«Квантовый компьютер – вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики (квантовая суперпозиция, квантовая запутанность) для передачи и обработки больших массивов данных. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1», – рассказал эксперт.
«До этого я слышала о квантовых вычислениях лишь в общих чертах. Дмитрий смог объяснить сложные вещи простыми словами и привёл такие примеры, которые сразу всё разложили по полочкам. Особенно запомнились аналогии с котиками – это добавило лекции особого шарма и помогло понять, как работают квантовые системы», – поделилась своими впечатлениями после лекции студентка первого курса факультета информационных систем и технологий Мария.
На следующий день Дмитрий Чермошенцев провёл лекцию в многопрофильном лицее № 20 на тему «Квантовая оптика: вычисления при помощи света». Он рассказал о том, как фотоны могут использоваться для вычислений, и почему свет – один из ключевых элементов будущих квантовых систем. Участники лекции узнали, как работают оптические приборы, что такое спектроскопия и обсудили с популяризатором науки, можно ли создать мантию-невидимку.
Второе событие дня – «ИЦАЭ OPEN: квантовое сердце» – прошло в ИЦАЭ Ульяновска. Вечер начался с мастер-класса по изготовлению светодиодной открытки, посвящённой Дню работника атомной промышленности. Даниил Борисов, педагог дополнительного образования ульяновского центра технического творчества Дворца творчества детей и молодёжи познакомил участников с основами работы с электрическими цепями и показал, как «заставить» любой сувенир светиться с помощью светодиодов, транзисторов и аккумулятора. После объяснений Даниила каждый участник самостоятельно создал свою LED-открытку.
После чего началось comedy science show «Наука в мемах: физика», в ходе которого Дмитрий Чермошенцев объяснил горожанам сложные научные термины из мира квантовой механики через популярные интернет-мемы. Во время своего выступления спикер рассказал о квантовых компьютерах и их потенциале. Гости вечера узнали, что квантовые вычисления могут в сотни раз ускорить решение задач, которые сегодня кажутся невозможными для обычных компьютеров.
«Представьте, что у нас есть десять тысяч домов, и мы хотим определить, в какие из них лучше всего инвестировать для максимальной доходности при минимальных рисках. Математически такая задача подразумевает перебор всех возможных комбинаций, а их — два в степени десять тысяч. Даже если объединить все компьютеры и мобильные телефоны в мире в единую сеть для решения этой задачи, это может занять тысячи, а то и миллиарды лет. Квантовый компьютер способен справиться с таким вычислением значительно быстрее благодаря своим уникальным возможностям», – рассказал Дмитрий.
Одним из самых удивительных фактов стало то, что квантовые частицы могут находиться в нескольких состояниях одновременно, что и делает такие вычисления возможными. Участники также узнали о принципе суперпозиции и запутанности, которые лежат в основе квантовой механики, и о том, как эти принципы уже сегодня находят применение в передовых технологиях, таких как шифрование данных.
«Квантовые компьютеры смогут значительно изменить наш мир, решая задачи, с которыми классическая техника не справляется. Это может касаться разработки новых лекарств, создания материалов будущего и обучения искусственного интеллекта», — подытожил Дмитрий Чермошенцев.
Завершился вечер просмотром онлайн-шоу «Наука в мемах», где эксперты из различных областей наук объясняют научные факты на примере мемов.
«Энергия науки» – проект сети ИЦАЭ, призванный знакомить жителей регионов с новейшими научными открытиями и идеями, чтобы сформировать у аудитории широкую картину современной научной жизни.
