Госкорпорация «Росатом» запустила масштабный проект по созданию отечественного квантового компьютера и библиотеки квантовых алгоритмов. Проектный офис по реализации этой инициативы, чей бюджет составит 24 млрд рублей, возглавил Руслан Юнусов, генеральный директор Российского квантового центра.

«Росатом создает проектный офис по квантовым вычислениям, он со всей серьезностью подошел к решению возложенных на нас задач. Буквально сегодня мы уже начнем проводить организационные мероприятия, а 5–6 декабря состоится защита детализированной дорожной карты по квантовым вычислениям», – сообщил Юнусов ТАСС.

Российский квантовый центр (РКЦ) и Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС» в марте 2019 года после победы в конкурсе Росатома приступили к разработке дорожной карты «Квантовые технологии». Одна из ее целей – создание первого российского квантового компьютера, способного решать сложные практические проблемы. Решение этой задачи возложено на Росатом и его партнеров, в том числе РКЦ и МИСиС.

В октябре этого года Юнусов сообщил на панельной дискуссии форума «Открытые Инновации-2019», проходившем в Сколково, что эта дорожная карта была переформатирована и разделена на три отдельных документа, касающихся развития квантовой связи, квантовых вычислений и сенсоров.

Квантовая запутанность

«Теперь дорожная карта по квантовым вычислениям стала более детализированной, в ней были прописаны результаты, которые должны будут достигнуты по отдельным платформам, а также задан план мероприятий. Ее реализация начнется фактически с декабря этого года, а часть команды уже выйдет на работу уже в ближайшие дни», – отметил собеседник агентства.

Как уже отмечал Юнусов, квантовые вычисления будут развиваться сразу по четырем базовым направлениям – компьютеры будут создаваться как на базе сверхпроводящих кубитов, с которыми работают ученые из НИТУ «МИСиС» и РКЦ, так и на базе холодных атомов, ионов и фотонных чипов.

Руководитель проектного офиса добавил, что участники консорциума будут развивать и другие перспективные платформы, однако на их разработку будет выделено заметно меньше ресурсов и финансов, чем на четыре основные направления.

Другое важное направление работы – создание и развитие программного обеспечения и алгоритмов, адаптированных для работы с квантовыми вычислительными системами. Их разработка, по его мнению, может стать одним из самых выигрышных пунктов с точки реализации главных задач, установленных перед консорциумом в рамках обновленной дорожной карты.

Как добавил Юнусов, помимо поиска ответов на исключительно научные проблемы этот проект также попытается решить важную стратегическую задачу – консолидировать усилия российских ученых, специализирующихся на квантовых вычислительных технологиях и создать полноценную «экосистему», в которой они смогут развиваться. По его словам, эта идея нашла поддержку в администрации президента РФ.

«Сегодня в России есть порядка десяти команд, способных решать наши задачи. В идеале все они, и теоретики, и экспериментаторы, и представители самых разных подходов и школ мысли, должны работать, образно выражаясь, в одном коридоре, постоянно встречаться и обмениваться мыслями, что будет порождать синергетический эффект. Не мы придумали подобный подход – он был опробован еще в прошлом столетии в лабораториях компании Bell. Главное, чтобы люди начали чувствовать себя частью чего-то общего», – пояснил гендиректор РКЦ.

Атмосфера научного прогресса

Подобная атмосфера и сама дорожная карта, как надеется Юнусов, позволят российским физикам уменьшить отставание отечественной науки в этой области с десяти лет до двух-трех лет, вплотную приблизившись к ведущим участникам «квантовой гонки», а в некоторых областях стать ее лидерами. По словам руководителя проектного центра, сделать это будет крайне сложно, учитывая огромный уровень конкуренции в данной области и объем вливаний со стороны зарубежных конкурентов.

Организационный формат сотрудничества между разными научными группами, как отметил Юнусов, пока не определен, однако он выразил уверенность, что все предположительные участники консорциума, упомянутые в первой версии дорожной карты, будут участвовать в его работе.

В их число, помимо ученых из РКЦ и НИТУ «МИСиС», войдут специалисты из МФТИ, МГУ, ВНИИА имени Духова, МГТУ имени Баумана, Института физики полупроводников СО РАН в Новосибирске и Института физики РАН в Нижнем Новгороде, а также других ведущих научных центров России.

Дорожная карта, по словам директора РКЦ, предусматривает создание новых лабораторий и инфраструктуры, где представители этих будут вместе работать над созданием квантовых вычислительных систем. Как надеется Юнусов, большая часть этих помещений будет сосредоточена в одном месте, как это сделано у лидеров «квантовой гонки».

«Мы надеемся, что ведущие ученые будут проводить хотя бы часть времени на одной площадке. Это, конечно же, даст мощный результат. Если с финансированием не будет проблем, то мы ожидаем получить первые промежуточные итоги нашей научной работы в 2021–2022 годах. С другой стороны, в тех областях, где нет технологического барьера, к примеру, в разработке алгоритмов, компиляторов и софта, концентрация усилий позволит нам быстро выйти на мировой уровень», – пояснил собеседник агентства.

Как подчеркнул Юнусов, российский квантовый консорциум будет полностью открыт для международного сотрудничества во всех аспектах его работы. Более того, он надеется, что подобная инициатива привлечет внимание многих сильных зарубежных ученых и отечественных исследователей, работающих сейчас за границей. Часть из них, по его словам, уже согласилась сотрудничать с российскими коллегами и помогать в развитии всей программы в целом и отдельных вычислительных платформ.

Квантовое превосходство

Первые этапы реализации дорожной карты, по словам Юнусова, предусматривают достижение ряда численных показателей, однако в будущем результаты работы ученых, как он надеется, будут оцениваться по тому, какие задачи смогут решать создаваемые ими машины. Яркий пример этого – достижение так называемого «квантового превосходства» компании Google.

«То, что сделал Google – в первую очередь важный психологический шаг. Было показано, что квантовый компьютер за 200 секунд решил задачу, которую обычный суперкомпьютер решал бы, если мы поверим скептикам, за несколько дней или даже часов. Принципиально важно именно то, что он не смог справиться с этой задачей за то же время. Это показало, что квантовый компьютер работает так, как это не может делать классическая вычислительная машина», – пояснил директор РКЦ.

В будущем, как считает Юнусов, работу российских ученых на последующих стадиях реализации дорожной карты следует оценивать именно подобным образом, ставя перед ним не количественные, а качественные задачи.

Иными словами, отечественные физики будут не создавать квантовые компьютеры с конкретным числом кубитов, простейших квантовых вычислительных модулей и ячеек памяти, а системы, способные решать очень сложные, но при этом практически важные или даже бесполезные математические или научные проблемы.

«Очень скоро различия между квантовыми компьютерами на разных платформах станут настолько велики, что их будет некорректно сравнивать, подсчитывая число кубитов. Если говорить о классических компьютерах, мы давно перестали считать, как много ядер, памяти или просто транзисторов есть в их процессорах. Для нас сейчас самое главное, как быстро они решают различные сложные задачи. "Квантовое превосходство» Google – как раз один из первых примеров подобных тестов для квантовых машин", – подытожил собеседник агентства.