Чем занимаются ученые в Российском квантовом центре?

Российский Квантовый Центр — это расположенный в Сколково научно-технологический центр, в котором ученые исследуют и разрабатывают квантовые компьютеры и другие квантовые технологии. Что такое квантовые технологии? Давай разберемся.

Технологии все дальше проникают в глубь материи, в микромир.

Крошечные наномашины способны манипулировать отдельными молекулами.

Но ученые сумели проникнуть в микромир еще глубже — на квантовый уровень. Квантовые технологии способны управлять атомами и даже отдельными элементарными частицами — фотонами и электронами. Реальность столь мелких масштабов подчиняется совсем другим физическим законам. В ней все неопределенно и двойственно, — этим миром управляет не обычная механика, а квантовая.

На самом деле технологии, использующие квантовые эффекты, появились еще в ХХ веке. Без понимания законов квантовой механики не сделать ни гаджетов с полупроводниками внутри, ни атомную бомбу, ни ядерный реактор. Но в двадцать первом веке началась «квантовая революция», — стали возникать настоящие квантовые технологии, основанные на свойствах не коллективных, а индивидуальных квантовых объектов — отдельного атома, или элементарных частиц — электрона или фотона. Например, в вакууме подвешивают атом, и управляют его свойствами с помощью пучка света.

Одна из областей развития квантовых технологий — построение квантовых коммуникаций. Квантовая криптография позволяет создать систему связи, которая всегда гарантированно может обнаруживать подслушивание. Такие системы, защищенные от взлома законами квантового мира, скоро будут использоваться банками, силовыми структурами, госорганами, — везде, где важна надежная защита информации.

Другая область квантовых технологий создание квантовых сенсоров, высокочувствительных датчиков, способных заметить, например, один-единственный фотон, мельчайшую частицу света. Квантовые сенсоры очень нужны, например, медицине: в томографах, создающих карту электромагнитного поля человека или части его тела.

Но главная технологическая гонка, — настоящая «битва за квантовое превосходство», разворачивается в третье области — создании квантовых компьютеров. Они могут очень ускорить работу нейросетей, таких как ChatGPT, за счёт того, что позволяют быстро перемножать большие массивы чисел. А еще они очень нужны при решении задач на оптимизацию процессов. Классический пример — «задача коммивояжера». Торговец должен объехать ряд городов, чтобы продать товары. Как оптимально построить маршрут, чтобы минимизировать время? Если городов больше сорока, ни один супермощный классический компьютер с этой задачей не справится. Подобные задачи очень важны для экономики.

Первые квантовые компьютеры уже появились — они ещё несовершенны и допускают ошибки, но технологические гиганты, такие как Google или IBM, уже находят им применение. В Российском квантовом Центре есть свои работающие квантовые компьютеры, на четырех разных платформах: из атомов, ионов, сверхпроводников и фотонов. Один из компьютеров РКЦ — самый мощный и производительный квантовый компьютер на сегодня в России.

Становись физиком или инженером и участвуй в создании квантовых компьютеров!