Ruslan Yunusov, generální ředitel ruského Kvantového centra, hovořil o tom, co nová technologie lidstvu dá
Lidstvo se blíží k dalšímu technologickému milníku, který změní svět tak dramaticky jako zkrotit oheň, znovu objevit kolo nebo objevit elektřinu. Naposledy byl takový Rubikon před očima naší generace spojen s příchodem počítačů. Nyní se podle vědců nacházíme ve vzdálenosti několika let od příští revoluce - vzniku kvantového počítače. A nejsou to jen hezká slova: Evropská unie oznámila, že investuje 1 miliardu eur do programu vlajkové lodi Quantum. Pro srovnání je to čtvrtina nákladů na Large Hadron Collider - největší vědeckou instalaci, která kdy byla v historii civilizace vytvořena.
Naše místo v novém světě do značné míry závisí na tom, zda se Rusko stane jednou z vítězných zemí kvantové rasy, nebo mu unikne další technologický skok. Být na vedlejší koleji by bylo obzvláště urážlivé, protože zhruba řečeno, dvě třetiny předních světových profesorů kvantové fyziky mají ruská příjmení, i když často pracují na různých světových univerzitách. Aby bylo možné využít tento náš potenciál, shromáždilo ruské Kvantové centrum ty nejlepší mozky na konferenci v Londýně.
Mluvil jsem s generálním ředitelem ruského Kvantového centra, kandidátem na fyzikální a matematické vědy Ruslanem Yunusovem, proč lidé potřebují kvantové technologie.
Ruslan, nejprve odpověz na naivní otázku: proč vůbec potřebujeme kvantové počítače? Co vám ta současná nevyhovuje? Podle Moorova zákona, a tak každé dva roky, se výkon elektronických zařízení zdvojnásobuje, tak proč nevyřešit nové problémy zvýšením výpočetní kapacity klasických počítačů?
- Na samém začátku byl Mooreův zákon formulován odlišně: počet tranzistorů se zdvojnásobuje každých 1,5 roku. Nyní se však pokrok zpomaluje a ke zdvojnásobení dochází každé 2 roky. Nyní se podívejme na další parametry, například na rychlost hodin, která určuje rychlost počítače. Zde jsme dosáhli stropu již před 10 lety. Pokud si pamatujete, před 30 lety měla dobrá zařízení frekvenci 1 megahertz, o 20 let později jsme dosáhli 1 gigahertz, to znamená, že procesor začal pracovat 1000krát rychleji. A pak dosáhli 3 gigahertzů a nastala stagnace. Protože jsme se dostali k fyzickým limitům. Dokonce i teoreticky nemůžeme zvýšit frekvenci hodin nad 10 gigahertzů. Zde je příklad pro vás, když technologie narazí na určité fyzické limity. Pokud se podíváte dále, doslova za pět let narazíme na další bariéru. Řekli jste, že podle nové verze Moorova zákona by se počet tranzistorů v mikroobvodech měl zdvojnásobit. Brzy přijdeme na to, že jediný tranzistor musí být složen z atomů. A to je již nemožné.
Co dělat?
- Jedním z řešení jsou pouze kvantové počítače. Umožní vám rychle vyřešit některé problémy, které jsou pro klasický počítač obecně nepřístupné. Nejjednodušší aplikací je rozbití kódů, dešifrování tajných zpráv. To, co klasickému počítači bude trvat miliardy let, zvládne kvantový počítač s kapacitou 1000 qubitů (qubit je prvek informace v kvantovém počítači, podobně jako v klasickém počítači - autor) za pár minut. Další aplikací kvantového počítače je vyhledávání dat ve velkých databázích. Nyní se obrovské množství dat jednoduše ukládá bez zpracování, v naději, že jednoho dne bude velký výpočetní výkon, který dokáže tato data analyzovat. Kvantové počítače to dokážou.
Propagační video:
Jaké jsou šance, že první kvantový počítač bude ruský?
- Minimální, protože kvantový počítač se neobjeví za 1 den. Stejná posloupnost kroků: nejprve musíte udělat jeden qubit, pak 2, 10, 30 … Již při 300 qubitech můžete vyřešit řadu problémů, které přesahují možnosti superpočítačů. Nyní očekáváme, že se v příštích 3 letech objeví 50bitové univerzální počítače. S největší pravděpodobností k tomu dojde ve Spojených státech nebo v Evropě za účasti amerických společností. Pro srovnání byl v Rusku zahájen projekt na vytvoření počítače se 2 qubity. To znamená, že zaostáváme za předními hráči, ale přesto vstupujeme do okruhu zemí, které tyto technologie vyvíjejí. Naše úroveň investic je zatím nesrovnatelná. Samotný Google investuje 100 milionů dolarů do kvantového vývoje a máme konsorcium, které se zabývá celkem dvěma qubits, má mnohem méně. Ale tady, jako na maratonu: je důležité nejen vyhrát,ale prostě utíkej. Protože pokud jste skončili alespoň ve druhé vlně, získáte podíl na trhu. Adekvátním úkolem Ruska dnes je být ve skupině vůdců.
Můžete odhadnout velikost trhu? Jak velký je jackpot, o který soutěží účastníci kvantového závodu?
- Dávat čísla je naprosto nevděčné, ale nějak jsme odhadli, že trh s polovodiči a lasery je asi 3 biliony dolarů ročně. Existují očekávání, že nový trh nebude o nic menší. Když kvantové technologie skutečně vstoupí do každého domu, bude trh naprosto gigantický.
A co mohou přinést do každého domu? K čemu je obyčejný člověk, když kvantový počítač řeší složité vědecké problémy?
- Například obyčejný člověk bude mít rád bankovní karty, ze kterých je nemožné ukrást peníze. Tuto absolutní ochranu poskytuje kvantová kryptografie. Mimochodem, taková bezpečná komunikace se již dá koupit na Západě a tato zařízení plánujeme mít do konce roku. Kvantové počítače a kvantové simulátory umožňují najít materiály s novými vlastnostmi. Vůz dnes váží 2 tuny a bude vážit … 20 kilogramů. Můžete jej ručně vyzvednout a odložit někam na polici. Z hlediska fyziky zde neexistují žádné zákazy, ale konvenční počítačové technologie nám neumožňují najít taková řešení. A kvantový počítač je schopen simulovat materiál s těmito vlastnostmi. Nebo supravodivost při pokojové teplotě. O tento problém bojují po mnoho desetiletí, ale nemohou jej vyřešit. A to úplně změní náš život:zapomeneme, jaké jsou energetické ztráty. Budeme schopni vytvářet silná magnetická pole, která pojmou létající auta a magnetické vlaky. Budou cestovat rychlostí letadla a jsou velmi levné.
Mluvíte o spolupráci se západními partnery. Co jim můžeme nabídnout? Nemáme moc peněz. Existují silní vědci, ale mnoho z nich dnes pracuje na západních univerzitách …
- Kupodivu máme spoustu vědců, kteří se úspěšně realizovali na Západě, ale vrátili se a spustili laboratoře v Rusku. Je pro nás velmi užitečné takové projekty podporovat. V naší zemi tak vznikají školy se světovými zkušenostmi.
Yaroslav KOROBATOV