Максим Острась, генеральный директор Российского квантового центра, на площадке Форума будущих технологий 2025 ответил на вопросы Андрея Блинникова:
— Чем вторая квантовая революция принципиально отличается от первой?
— Почему инновации чаще всего рождаются на стыке науки и индустрии?
— Каким достижением мирового уровня в области квантовых технологий гордятся российские ученые?
Что такое первая и вторая квантовые революции?
Первая квантовая революция – это явление, которое появилось, когда ученые открыли новые законы, законы квантовой механики, научились управлять большим количеством квантово-механических объектов. Например, если мы спросим у человека: «Что такое свет лазера?», то ответ будет простой: «Лазер – это большой поток абсолютно одинаковых фотонов». Фотоны – это элементарная единица света. И в пучке лазера каждый фотон неотличим от другого. Это продукт так называемой первой квантовой революции, когда идет управление большим количеством квантовых механических объектов.
Сейчас наступила эпоха второй квантовой революции, ученые научились управлять уже не большим массивом квантовых частичек, а одиночными частицами, одиночными атомами, фотонами, ионами. И вторая квантовая революция позволяет создавать то, что люди называют квантовыми технологиями. Это квантовое вычисление, коммуникация и сенсоры.
Какие квантовые технологии могут изменить реальность в обозримом будущем?
Квантовое вычисление – это вычислительные машины, которые для решения определенного класса задач работают гораздо быстрее, чем современные суперкомпьютеры. Таких задач пока не очень много, и они классифицируются на три блока.
Первый – оптимизация поиска пути. Везде, где есть большой массив данных, и нужно что-то сделать быстро, квантовые компьютеры могут быть эффективнее. Это задачи моделирования природы, синтеза новых материалов. Сейчас мы находимся на Форуме будущих технологий, посвященном новым материалам. И здесь квантовые компьютеры могут быть очень хорошим инструментарием, чтобы придумывать новые материалы.
Второй – это квантовые коммуникации, которые позволяют создавать каналы связи, работающие не на сложной математике, а на законах физики. Таким образом, можно абсолютно защищенно передавать информацию.
Третий блок – квантовые сенсоры. Речь про приборы, которые в своей работе используют квантово-механические явления и за счет этого могут быть гораздо чувствительнее, чем классические аналоги. Направлений применения квантовых сенсоров очень много, но более яркий пример – в медицине. Там, используя такие приборы, можно считывать, в частности, магнитные поля, которые создают ткани органа человека, например, человеческий мозг. Таким образом, можно получать информацию о том, как орган работает, тем самым диагностировать какие-то заболевания на самом раннем этапе.
Какие научные достижения Российского квантового центра считаете самыми значимыми?
Все наши группы работают на передовом крае науки. Но если говорить про недавно законченный цикл дорожной карты по квантовым вычислениям, то отмечу, что в 2024 году РКЦ и коллегам из ФИАНа удалось продемонстрировать квантовый компьютер на ионах, состоящий из 50 кубит. Это достижение мирового уровня, потому что прототип такой машины позволил России войти в ТОП стран, у которых есть такие технологии.
Ученые каких специальностей работают в квантовом центре?
Таких специальностей очень много: оптики, специалисты в области физики твердого тела, программисты… И я бы не ограничивался только физикой. На проведенной на ФБТ сессии, посвященной развитию квантовых технологий, были генетики, они тоже могут применять квантовые вычисления для решения своих задач. Поэтому, если мы говорим про развитие области квантовых вычислений, то она должна быть максимально междисциплинарной, на стыке различных дисциплин могут появляться очень интересные идеи.
Каких специалистов вы ждете в РКЦ через 7-10 лет? Куда пойти учиться, чтобы работать у вас?
Область квантовых вычислений и квантовых технологий только формируется, вопрос кадров здесь острый, ведь, чтобы подготовить специалиста, понимающего квантовую механику, основы применения квантовых вычислений, нужно потратить очень много времени и сил. Это полный цикл институтского обучения, плюс аспирантура. Поэтому уже сейчас мы начинаем работать не только с ВУЗами, но и со школами, прививая детям любовь к физике в целом, и к квантовой механике в частности.
Если говорить про компетенции, которые необходимы студентам, чтобы работать в области «квантов», я бы выделил математику, потому что квантовая механика – сильно теоретизированный раздел, где необходимо знание большого количества математических дисциплин: математический анализ, линейная алгебра, теория вероятности.
Где этому учат? По всей стране достаточно ВУЗов, которые готовят подобных специалистов, и число таких учебных заведений растет. Я сам заканчивал Московский физико-технический институт. Но такого рода специалистов готовят и в МГУ, и в МИСИС, и МГТУ им. Н.Э. Баумана. Такие специальности открыты не только московских ВУЗах: в Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Томске. Вся страна открыта для ребят, которые хотят заниматься «квантами».
Что необходимо сделать, чтобы Россия через 10 лет вошла в число мировых лидеров в области инноваций?
Традиционно научная компонента в нашем обществе сильна, в стране мощное физико-техническое советское наследие. Но инновации – это не только про науку, инновации – стык науки и индустрии. Поэтому, на мой взгляд, нужно более плотно общаться с представителями бизнеса, индустрии, понимать, какие у них есть потребности.
Если возьмем классический пример с квантовыми вычислениями, то квантовые физики понимают из чего состоит квантовый компьютер, и какие задачи он потенциально может решать. С другой стороны, представители индустрии и бизнеса, не понимают, что такое квантовый компьютер и его перспективные возможности. Поэтому нужен диалог, популяризация науки для представителей индустрий.