Новости

Кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией ФИАН Илья Семериков рассказал «Росбалту», на каком этапе сейчас находятся квантовые компьютеры и что мешает использовать их для реальных задач.

Если упрощать, квантовый компьютер использует для вычислений отдельные атомы или другие квантовые системы. Его преимущество не в том, что он быстрее выполняет каждую операцию: для некоторых задач квантовые алгоритмы позволяют сделать значительно меньше вычислительных шагов, объяснил Семериков.

Пока это преимущество в полной мере использовать не получается. По словам ученого, современные квантовые компьютеры еще не способны решить практическую задачу быстрее классических машин. Главное ограничение — шум и возникающие из-за него ошибки.

Лучшие системы сейчас допускают примерно одну ошибку на 10 тысяч операций. Для сравнения, у классических компьютеров этот показатель несопоставимо ниже. Чтобы квантовые машины начали решать полезные задачи, точность потребуется увеличить еще в сотни или даже сотни тысяч раз.

Одно из возможных решений — квантовая коррекция ошибок, при которой несколько элементов объединяют для более надежной работы одного. Семериков считает, что в ближайшее время ученые могут увидеть такие эксперименты уже на многокубитных системах.

Еще один подход, которым занимается его команда, — использование кудитов. В отличие от привычных кудитов, такие квантовые системы имеют больше двух состояний и позволяют сократить количество необходимых операций. По словам Семерикова, российские исследователи сейчас находятся среди мировых лидеров именно в этой области. При этом объем российской программы квантовых технологий, по его оценке, примерно в 30 раз меньше китайской; сопоставимый разрыв есть и с США.

Квантовая физика — одно из научных направлений красноярского Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН. В институте исследуют квантовую макрофизику, наноструктуры, сверхпроводимость, а также квантовую и атомную оптику.

Специалистов для смежных направлений готовят и в СФУ. Например, программа по фотонике и оптоинформатике предусматривает работу с технологиями квантовой электроники и управление сетями квантовых коммуникаций. Среди партнеров университета — Институт физики имени Киренского, красноярское НПП «Радиосвязь» и предприятие «Решетнев» в Железногорске.

Одной из первых сфер, где квантовые вычисления могут оказаться практически полезными, Семериков назвал химию. Такие компьютеры потенциально способны моделировать взаимодействие атомов в достаточно сложных молекулах и тем самым помогать исследовать новые вещества.

Однако конкуренцию квантовым системам здесь уже составляют нейросети и машинное обучение. Поэтому точно предсказать, какие именно задачи первыми перейдут на квантовые компьютеры, пока сложно.

По словам Семерикова, окончательно понять возможности технологии получится только после появления достаточно крупной и устойчивой квантовой машины, на которой можно будет ставить полноценные эксперименты, а не уменьшенные версии реальных задач.