Ученые из петербургского Национального исследовательского университета ИТМО запустили первую в России многоузловую квантовую сеть, создали систему кубитов для защиты квантовых вычислений и разработали прототип первой в России системы беспроводной зарядки для электротранспорта, а также развивают другие направления исследований. Напомним, президент России Владимир Путин объявил о проведении с 2022 по 2031 год Десятилетия науки и технологий. Одна из его основных целей – заметное повышение качества жизни граждан и достижение технологического суверенитета.

Анализ текущего состояния квантовых технологий и видение того, как они в ближайшей перспективе могут повлиять на жизнь каждого россиянина, ведущие отечественные эксперты представили в докладе «Квантовые технологии для государства и бизнеса: настоящее и будущее» на Форуме будущих технологий «Вычисления и связь. Квантовый мир». Форум проходил с 9 по 14 июля в Москве. Доклад подготовлен экспертами Фонда Росконгресс, Российского квантового центра, ООО «СП Квант», ОАО «РЖД» и правительства Москвы.

Последовавший за развитием квантовой физики период взрывного технологического роста принято называть первой квантовой революцией, во время которой развивались многие технологии, основанные на коллективных квантовых явлениях. В частности, были созданы первые полупроводниковые транзисторы, ставшие благодаря возможной миниатюризации главными строительными элементами интегральных микросхем, а также лазеры – устройства генерации потока излучения.

С конца XX века мир находится на пороге второй квантовой революции. Ее ключевое отличие от первой заключается в способности управлять квантовыми системами на уровне отдельных частиц, например, атомов и фотонов. Методы и решения, основанные на высоком уровне контроля над индивидуальными квантовыми объектами, принято называть «квантовыми технологиями».

По мнению ученых, перспективными для бизнес-задач могут быть три направления развития квантовых технологий: квантовые вычисления (различные версии квантовых компьютеров и эмуляторы их работы), квантовая защита информации (квантовые коммуникации и постквантовая криптография, то есть новые устойчивые к квантовому взлому методы шифрования) и квантовые сенсоры. Последним термином специалисты обозначают устройства, использующие в своей работе сверхчувствительные квантовые эффекты. Развитие ультрачувствительных датчиков нового поколения может дать мощный импульс сразу в нескольких областях: обороне, безопасности, навигации (космос, беспилотный транспорт), строительстве, геологоразведке и добыче полезных ископаемых, в медицинской диагностике и терапии, индустрии 4.0.

Научные прорывы в развитии квантовых компьютеров, которые мы наблюдаем в последние годы, позволяют надеяться, что уже к 2025–2030 годам мир ждет массовое внедрение квантовых компьютеров. После этого этапа внеквантовое технологическое лидерство станет попросту невозможным. Именно поэтому уже сейчас крупные международные компании знакомят своих сотрудников с квантовыми вычислениями, наращивают практический опыт использования таких технологий.

В 2024-2025 годах эксперты ожидают появления в мире прототипов квантовых вычислительных систем на основе более чем 1000 кубитов и облачного доступа к ним. К этому времени квантовые компьютеры могут превзойти классические в решении некоторых практических задач. Также эксперты отметили, что после 2030 года могут появиться устройства с миллионом и более кубитов, которые будут моделировать очень сложные химические системы, решать задачи аэро- и гидродинамики, освоят криптоанализ.

Новейшие разработки повысят конкурентоспособность нашей страны, смогут защищать персональные данные как никогда прежде, выведут на новый уровень медицину, значительно улучшат качество жизни в городах.

В России поддержку развития технологий квантовых вычислений осуществляет федеральный проект «Цифровые технологии» национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации».

Дорожную карту развития высокотехнологичной отрасли «Квантовые вычисления» подготовили специалисты госкорпорации «Росатом», с которыми сотрудничают 15 ведущих научно-исследовательских центров и вузов России. На сегодня уже реализованы первые прототипы рабочих квантовых процессоров на различных физических платформах.

Дорожную карту развития квантовых коммуникаций курирует ОАО «РЖД», она объединяет всех игроков внутреннего рынка в экосистему квантовых коммуникаций, и в настоящее время в неё входит более 100 организаций: институты развития, вузы, разработчики, производители и конечные потребители. Среди реализованных в рамках дорожной карты проектов — строительство магистральной квантовой сети, которая объединяет Москву, Санкт-Петербург и Нижний Новгород, а общая ее протяжённость составляет 1147 км.

Форум будущих технологий – главная площадка для обсуждения трендов развития новых технологий в России. Мероприятие проводится под эгидой Десятилетия науки и технологий, объявленного с 2022 года Указом президента РФ. Оператором форума является Фонд Росконгресс при поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ и Российской академии наук.