— Кому и зачем пригодятся квантовые технологии?
— Какие задачи уже пробовали решить на российском 50-кубитном квантовом компьютере?
— В каком случае молодому человеку стоит заниматься наукой? (спойлер: если он не может ею не заниматься)
Алексей Федоров, руководитель научной группы Квантовые информационные технологии Российского квантового центра, побывал в Открытой студии Детской редакции на площадке Конгресса молодых ученых 2024. В интервью ведущей Марии Паниной он также рассказал о некоторых трудностях международного сотрудничества, а еще назвал советского физика, нобелевского лауреата Петра Капицу своим кумиром.
Кому и зачем полезны квантовые технологии?
Квантовые технологии полезны каждому из нас, поскольку есть ряд важных технологических задач, которые, по всей видимости, нельзя будет решить, не прибегая к использованию квантовых технологий.
Квантовые технологии — это технологии, построенные на управлении мельчайшими объектами нашего мира, элементарными частицами, атомами, более сложными квантовыми системами. И, оказывается, что с их использованием можно, например, построить компьютеры, которые способны посчитать то, что не могут посчитать имеющиеся классические компьютеры. Так же с их помощью можно передавать информацию так, чтобы была гарантирована ее защищенность, а еще измерять параметры окружающей среды с предельно допустимой точностью.
Как вы оцениваете текущее состояние квантовых технологий в России и в мире?
Это бурно развивающееся направление. Квантовые технологии сегодня привлекают внимание крупных стран, технологических лидеров, компаний, университетов. Это большое научное сообщество. При этом, если говорить о направлении, от которого ожидают наибольшего прорыва, это квантовые компьютеры.
Развернулась настоящая гонка за построение квантового компьютера. Россия в ней участвует. В этом году был представлен 50-кубительный квантовый компьютер. Это уже довольно серьезный уровень по вычислительной мощности. Он позволяет запускать некоторые алгоритмы, проводить расчеты. Пока он не лучше, чем суперкомпьютер, но становится понятно, как двигаться к намеченной цели.
В России активно развивается квантовая технология. Основным драйвером в части квантовых вычислений, квантовой коммуникации является дорожная карта по квантовым вычислениям. Это крупные проекты, действующие университеты, научные центры по всей стране. За дорожную карту отвечает Росатом. Госкорпорация ведет работу по построению в России квантового компьютера. Поэтому мы активные участники квантовой гонки и стремимся занимать лидирующие позиции.
Какие результаты достигнуты вашей командой за последние годы?
Наша группа работает над созданием квантовых алгоритмов для квантовых компьютеров. Квантовые компьютеры, как и любой компьютер, состоят из железа и программного обеспечения, которое позволяет запускать какие-то задачи, алгоритмы. Мы работаем над двумя этими составляющими. Над программным обеспечением, которое позволяет удаленно подключаться к квантовым компьютерам, взаимодействовать с ними, и делать это оптимальным образом. Также работаем над созданием квантовых алгоритмов, то есть способов решения задач с помощью квантовых компьютеров. Делаем мы это в тесном сотрудничестве с группой Николая Колачевского в Российском квантовом центре и Физическом институте академии наук.
Важно отметить, что 50-кубитный квантовый компьютер был использован для решения ряда вычислительных задач, например, в области квантовой химии, машинного обучения, обработки данных. В этом году был показан эксперимент по демонстрации определенного явления, возникающего в квантовой физике. Нам важно было с использованием квантового компьютера промоделировать явление природы, и всесторонне его изучить. В этом смысле квантовый компьютер не только инструмент решения практических задач в разных индустриях, но также инструмент познания мира.
С какими трудностями вы сталкивались?
Трудностей много, поскольку задача построения квантового компьютера очень сложная. Есть научные вызовы, с которыми мы сталкиваемся. Мы решаем задачи, для которых в ограниченное время должны придумать наилучшее решение. И это, конечно, создает определенные сложности, существует определенное давление на нас. Но мы стараемся искать наилучшее решение из возможных. Это большой личностный вызов. Поэтому очень важно работать с людьми, в самые тяжелые моменты нужно найти правильные слова, чтобы поддержать товарища, которому в моменте может казаться сложно сделать следующий шаг. Люди могут терять мотивацию, уставать, перегорать. Слова могут сыграть ключевую роль, чтобы продвинуться вперед, казалось бы, в тупиковой ситуации.
Как вы привлекаете молодых специалистов в область квантовых технологий?
Молодежь с удовольствием приходит. Особенно в последнее время. Да, мы выступаем на таких площадках, как Конгресс молодых ученых, на других ключевых мероприятий, где присутствуют молодые ученые, но в целом, в нашу научную группу люди приходят сами, с горящими глазами, хотят решать задачи. Чаще это студенты 3-5 курсов. Несколько десятков в год. Мы отбираем наилучших, которые имеют мотивацию решать сложные задачи, развивать дальше свои научные направления.
А есть ли международное сотрудничество в вашем научном процессе?
Технологическая конкуренция за развитие квантовых компьютеров существует. И это понятно с учетом того эффекта, который квантовые вычисления могут оказать в решении очень сложных экономических и других задач. Конкуренция присутствует. Но есть и кооперация, например, с многими коллегами из стран БРИКС, есть программа стажировок. Продолжается и международная кооперация со странами Западной Европы, Северной Америки, там, где университеты не чинят препятствий ученым для открытого научного диалога. За прошлые несколько лет у нас вышли статьи с коллегами из Швейцарии, Франции, Нидерландов, Германии, из стран Северной Америки, БРИКС.
Кто ваш научный кумир и почему?
Петр Леонидович Капица. Этот великий ученый сочетал в себе качества очень сильной личности.
Какое открытие в вашей области науки вы считаете главным?
Думаю, оно у меня еще впереди.
Какие навыки, по вашему мнению, наиболее важны для успешной карьеры в науке?
Это сочетание знаний и умений. Нужно хорошо учиться, много знать, иметь мотивацию, удачу и верить в успех.
Какой бы совет вы дали молодым ученым, начинающим свой путь?
Найти то направление, от которого внутри дзынькает, то, что не может оставить равнодушным. Ученый – это человек, который не заниматься наукой не может. Нужно найти такую свою страсть.