В ближайшие два года учёные разработают квантовую элементарную
базу в виде лабораторного и научно-исследовательского
оборудования, капитализация которых составит $650 млн в год.
Такие прогнозы 1 марта озвучил Кирилл Разгуляев, научный
руководитель Центра научно-технологического форсайта ИТМО на
Quantum Technology Conference.
В начале весны этого года в Москве собрались инженеры,
разработчики, научные сотрудники, чтобы рассказать о
монетизации квантовых технологий и прояснить, какой этап
второй квантовой революции проходит человечество и Россия в
частности, а также как изменится мир благодаря новым
разработкам.
Квантовой технологией называют технологию, основанную на
квантовой физике. Но ей уже более 70 лет (транзисторы,
лазеры и вся полупроводниковая электроника, на них
построенная). Почему тогда об этой технологии говорят в
будущем времени? Таким вопросом открыл конференцию
профессор
физического факультета Университета Калгари,
член научного
совета Российского квантового центра (РКЦ), редактор журнала Optics Express Александр Львовский и тут же прояснил его.
Сейчас речь идёт о технологии второй квантовой революции –
управлением сложными квантовыми системами на уровне их
элементарных компонентов (квантовый компьютер, квантовая
криптография, квантовые датчики).
Капитализация рынка квантовых технологий
По словам Львовского, в создание квантового компьютера
активно вкладывают четыре компании: Google ($100 млн), Intel
($50 млн), IBM ($100 млн), Alibaba Group ($150 млн). Первая
тройка реализовала «квантовые компьютеры» (Google – 49 кубит,
IBM – 16 кубит, Intel (Intel Core Quantum) – 50 кубит), но
специалист сказал, что никого из них нельзя считать
победителем квантовой гонки.
«Современные кубиты быстро теряют когерентность, не могут
хранить информацию, –
отметил он. – Главная задача на
сегодня – создать хотя бы один логический кубит, который
состоит из физических кубитов и может хранить информацию
сколь угодно долго посредством коррекции ошибок».
Данными общего рынка капитализации квантовых технологий
также поделился
физик-теоретик, сотрудник
Санкт-Петербургского национального исследовательского
университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО)
Антон Козубов.
Он привёл данные двух аналитических агентств:
- $845 млн – объём рынка квантовых коммуникаций в 2015 г. по
данным Global Industry Analysts;
- $26 млрд – рынок квантовых вычислений в 2015-2020 гг.,
прогноз Market Research Media.
Коммерциализация квантовых технологий в Россиии
Начинается с 2017 года,
отметил Львовский. РКЦ при поддержке Газпромбанка, ВЭБ, Сбербанка разработал квантовый блокчейн,
в котором цифровые подписи заменены протоколами попарной
аутентификации на основе квантовой криптографии, а
конструкция «блоков» децентрализована по всей сети.
Однако
завкафедрой квантовой оптики и телекоммуникаций МИЭМ
НИУ ВШЭ, профессор Григорий Гольцман привёл примеры
коммерциализованных разработок основанной им ещё в 2004 году
компании «СКОНТЕЛ»: двухканальную систему регистрации
оптических фотонов и приёмную систему терагерцового
излучения.
Он отметил, что работы над квантовыми технологиями в России
начались 17 лет назад: «Важно не только пофантазировать о
будущем, но и спуститься на землю и поговорить о том, как в
небольшой группе российского университета МИЭМ делают свою
квантовую технологию с 2001 года».
Тогда им удалось создать сверхпроводящий однофотонный
детектор SSPD. Новое развитие технологии, по словам
Гольцмана, началось с установки SSPD на оптический волновод
и получения квантовых оптических интегральных микросхем.
Применение оптического волновода увеличило эффективность
регистрации фотонов до 91% от общего количества.
«Это может стать одним из шагов для создания оптических
компьютеров», –
сказал он.
Дорожная карта развития квантовых технологий в России
Руководитель проекта Фонда перспективных исследований (ФПИ)
Алексей Заблоцкий представил дорожную карту развития
технологий квантовой обработки информации в Российской
Федерации, согласно которой горизонт планирования установлен
на 2030 год.
Она выделяет ключевые направления:
- 1. Квантовые вычисления и квантовое моделирование.
- 2. Квантовые коммуникации и квантовая криптография.
- 3. Квантовые стандарты частоты.
- 4. Квантовые датчики.
Кроме того, в рамках программы «Цифровая экономика РФ»,
предусматривающей развитие квантовых технологий в частности,
при финансировании РОСАТОМа, ФПИ и Минобрнауки РФ запущен
пилотный проект (шифр «Лиман» 2016-2020 гг.) по развитию
технологий сверхпроводниковых кубитов.
Заблоцкий также рассказал о новой разработке магистрального
шифратора на 10 Гб/с с квантовым каналом, соответствующего
временным требованиям к квантовым криптографическим системам СКЗИ для коммерческой тайны, утверждённым ФСБ РФ в июне
2017-го.
Технологии квантовой коммуникации
В этой области удалось достичь больших успехов, чем в
изобретении универсального квантового компьютера.
Александр Львовский рассказал, что уже сегодня существуют
три варианта реализации квантовой коммуникации:
- 1. по оптоволокну – серверы связаны по уже существующим
каналам коммуникации.
- 2. по открытому пространству – по оборудованию сотовых
операторов.
- 3. по спутниковой связи – обмен квантовым ключом шифрования
с наземной станцией и орбитальным спутником.
Из выступления Кирилла Разгуляева стало ясно, что
безоговорочный лидер в этом плане – Китай. В стране работает
сеть Пекин-Шанхай протяжённостью 2000 км с 32 узлами. А
благодаря квантовой спутниковой станции спутниковая была
установлена сеть Пекин-Вена.
Что касается России, то системами квантовой коммуникации
поделился Антон Козубов. В Университете ИТМО создали
защищённый оптический маршрутизатор SCWQC моделированного
излучения с квантовой рассылкой ключа на боковых частотах.
Его внедрили в Санкт-Петербурге (квантовая сеть Университета
ИТМО), Казани (коллаборация с телеком-оператором) и Самаре
(коллаборация с ИТ-инфраструктурой).
Национальная квантовая сеть
Помимо локальных квантовых сетей, в России ведутся работы по
созданию национальной квантовой сети.
Так, коммерческий директор АО «СМАРТС» Игорь Наливайко
рассказал о двух проектах компании, которые лягут в основу
глобального – построения национальной квантовой сети,
составной части «Евразийского квантового пути»:
- проект «Создание автодорожных телекоммуникационных сетей»,
предусматривающий прокладку магистральных ВОЛС в обочину
автомобильных дорог протяженностью приблизительно 150 тыс.
км на территории 85 субъектов РФ.
- проект «Создание системы управления географически
распределенными центрами обработки данных», который
обеспечит контроль доступа к информационным каналам, что
повысит уровень информационной безопасности и решит задачи
импортозамещения.
Выводы
Гости
Quantum Technology Conference также узнали о других
направлениях квантовых технологий, которые можно
монетизировать. К примеру, о квантовых эмуляторах для
понимания физики материалов или о квантовых датчиках,
способных полностью понять биологические процессы.
А вывод, к которому пришли все посетители форума, можно
сформулировать цитатой из доклада Александра Львовского:
«Изменения в нашей жизни, к которым приведёт развитие
квантовых технологий, сравнимы по масштабу революционности с
теми, которые полупроводниковая электроника вызвала во
второй половине XX века».
Организатор мероприятия, компания Smile-Expo, благодарит за
информационную поддержку телеканал «Наука ТВ», издания
«Русская Планета», «Наука и Жизнь» и других медиапартнёров
конференции, и приглашает на другие события, посвящённые
внедрению инноваций в бизнес.