Ruslan Yunusov, generalni direktor Ruskega kvantnega centra, je govoril o tem, kaj bo nova tehnologija dala človeštvu
Človeštvo se bliža še enemu tehnološkemu mejniku, ki bo svet spremenil tako dramatično, kot bo ukrotitev ognja, ponovno izumljanje kolesa ali odkrivanje električne energije. Nazadnje je bil tak Rubicon pred očmi naše generacije povezan s prihodom računalnikov. Po mnenju znanstvenikov smo nekaj let oddaljeni od naslednje revolucije - pojava kvantnega računalnika. In to niso le lepe besede: Evropska unija je napovedala, da bo v program Quantum Flagship vložila milijardo evrov. Za primerjavo, to je četrtina stroškov Velikega hadronskega trkalnika - največje znanstvene instalacije, ki je bila kdajkoli ustvarjena v zgodovini civilizacije.
Naše mesto v novem svetu je v veliki meri odvisno od tega, ali se Rusija pridruži številu držav-zmagovalk kvantne tekme ali zamudi naslednji tehnološki preskok. Biti ob strani bi bilo še posebej žaljivo, saj imata grobo gledano dve tretjini vodilnih svetovnih profesorjev kvantne fizike ruske priimke, čeprav pogosto delajo na različnih univerzah po svetu. Da bi izkoristili ta naš potencial, je Ruski kvantni center na konferenci v Londonu zbral najboljše misli.
O tem, zakaj ljudje potrebujejo kvantne tehnologije, sem se pogovarjal z generalnim direktorjem Ruskega kvantnega centra, doktoratom fizike in matematike Ruslanom Yunusovom.
Ruslan, najprej odgovori na naivno vprašanje: zakaj sploh rabimo kvantne računalnike? Kaj vam sedanja ne ustreza? Dejansko se po Moorevem zakonu in tako vsaki dve leti moč elektronskih naprav podvoji, zakaj torej ne bi rešili novih problemov s povečanjem računskih zmožnosti klasičnih računalnikov?
- Na samem začetku je bil Mooreov zakon drugače oblikovan: število tranzistorjev se podvoji vsakih 1,5 leta. Zdaj pa se napredek upočasnjuje in podvojitev se zgodi vsaki dve leti. Zdaj pa poglejmo še druge parametre, na primer hitrost ure, ki določa hitrost računalnika. Tu smo že pred 10 leti dosegli zgornjo mejo. Če se spomnite, pred 30 leti so imele dobre naprave frekvenco 1 megaherc, po 20 letih smo dosegli 1 gigaherc, torej je procesor začel delovati 1000-krat hitreje. In potem so dosegli 3 gigaHertz in začela se je stagnacija. Ker smo prišli do fizičnih meja. Tudi povsem teoretično ne moremo povečati frekvence ure nad 10 gigahercev. Tu je primer za vas, ko tehnologija zaide v nekatere fizične omejitve. Če pogledate dlje, bomo dobesedno čez pet let naleteli na drugo oviro. Rekli ste, da bi se moralo po novi različici Moorejevega zakona število tranzistorjev v mikrovezjih podvojiti. In kmalu bomo prišli do dejstva, da mora biti en tranzistor sestavljen iz atomov. In to je že nemogoče.
Kaj storiti?
- Ena od rešitev so samo kvantni računalniki. Omogočili vam bodo hitro reševanje nekaterih težav, ki so na splošno nedostopne klasičnemu računalniku. Najenostavnejša aplikacija je razbijanje kod in dešifriranje tajnih sporočil. Kaj bo klasični računalnik potreboval milijarde let, kvantni računalnik s kapaciteto 1000 kubitov (kubit je element informacij v kvantnem računalniku, kot bit v klasičnem računalniku - avtor) bo to naredil v nekaj minutah. Druga aplikacija kvantnega računalnika je iskanje podatkov v velikih zbirkah podatkov. Dandanes se ogromne količine podatkov preprosto shranijo brez obdelave, v upanju, da bo nekoč obstajala velika procesorska moč, ki bo lahko te podatke analizirala. Kvantni računalniki to zmorejo.
Promocijski video:
Kakšne so možnosti, da bo prvi kvantni računalnik ruski?
- Minimalno, ker se kvantni računalnik ne bo pojavil čez 1 dan. Enako zaporedje korakov: najprej morate narediti en kubit, nato 2, 10, 30 … Že pri 300 kubitih lahko rešite vrsto težav, ki jih superračunalniki nimajo. Zdaj pričakujemo, da se bodo v naslednjih 3 letih pojavili univerzalni računalniki s 50 kubiti. Najverjetneje se bo to zgodilo v ZDA ali Evropi ob sodelovanju ameriških podjetij. Za primerjavo, v Rusiji so začeli projekt za ustvarjanje računalnika z 2 kubita. Se pravi, zaostajamo za vodilnimi igralci, a kljub temu vstopamo v krog držav, ki te tehnologije razvijajo. Zaenkrat je naša raven naložb neprimerljiva. Google samo vlaga 100 milijonov dolarjev v kvantni razvoj, konzorcij, ki se ukvarja z dvema kubitoma, pa ima veliko manj. Toda tu, kot na maratonu: ni pomembno le zmagati,ampak samo teči. Ker če ste končali vsaj v drugem valu, boste dobili tržni delež. Danes je ustrezna naloga Rusije biti v skupini voditeljev.
Ali lahko ocenite velikost trga? Kako velik je jackpot, za katerega tekmujejo udeleženci kvantne tekme?
- Podajati številke je povsem nehvaležno, vendar smo nekako ocenili, da trg polprevodnikov in laserjev znaša približno tri bilijone dolarjev na leto. Obstajajo pričakovanja, da novega trga ne bo nič manj. Ko bodo kvantne tehnologije resnično vstopile v vsak dom, bo trg popolnoma velikanski.
In kaj lahko prinesejo v vsak dom? Kakšna je korist navadnega človeka, če kvantni računalnik rešuje zapletene znanstvene probleme?
- Običajnemu človeku bodo na primer všeč bančne kartice, s katerih je nemogoče ukrasti denar. To absolutno zaščito zagotavlja kvantna kriptografija. Mimogrede, takšne varne komunikacije je že mogoče kupiti na Zahodu, te naprave pa načrtujemo do konca leta. Kvantni računalniki in kvantni simulatorji lahko omogočajo iskanje materialov z novimi lastnostmi. Danes avto tehta 2 toni in tehtal … 20 kilogramov. Lahko ga dvignete ročno in postavite nekam na polico. Z vidika fizike tukaj ni prepovedi, vendar običajne računalniške tehnologije ne omogočajo iskanja takšnih rešitev. In kvantni računalnik je sposoben simulirati material s temi lastnostmi. Ali superprevodnost pri sobni temperaturi. Že več desetletij se borijo za ta problem, vendar ga ne morejo rešiti. In to bo popolnoma spremenilo naše življenje:pozabili bomo, kaj so izgube energije. Ustvarili bomo lahko močna magnetna polja, v katerih bodo leteči avtomobili in vlaki z magnetno levitacijo. Potovali bodo s hitrostjo letala in so zelo poceni.
Govorite o sodelovanju z zahodnimi partnerji. Kaj jim lahko ponudimo? Nimamo veliko denarja. Obstajajo močni znanstveniki, vendar jih danes veliko dela na zahodnih univerzah …
- Nenavadno je, da imamo veliko znanstvenikov, ki so se uspešno uresničili na Zahodu, a so se vrnili in lansirali laboratorije v Rusiji. Za nas je zelo koristno podpirati takšne projekte. Tako znotraj naše države nastajajo šole s svetovnimi izkušnjami.
Yaroslav KOROBATOV
