«Ռոսատոմը» համակարգում է քվանտային հաշվարկների զարգացումը Ռուսաստանում: Ի՞նչ են քվանտային համակարգիչները, և արդյոք դրանք կփոխարինեն դասականերին: Ի՞նչ գործնական խնդիրներ կարող են լուծվել քվանտային տեխնոլոգիաների միջոցով: Ի՞նչ արդյունքների է արդեն հասել Ռուսաստանն այս ոլորտում: Կարդացեք ավելին մեր հոդվածում:

Քվանտային հաշվարկները խնդիրների լուծում են քվանտային օբյեկտների՝ ատոմների, մոլեկուլների, ֆոտոնների, էլեկտրոնների և հատուկ ստեղծված մակրոկառուցվածքների մանիպուլյացիայի միջոցով:

Քվանտային համակարգիչները՝ քվանտային ֆիզիկայի էֆեկտների վրա հիմնված հաշվողական սարքերի նոր սերունդ է:

Քվանտային և դասական համակարգիչները չեն մրցակցում միմյանց հետ, և մեկը ապագայում չի փոխարինի մյուսին։ Դրանք նման են տարբեր փոխադրման միջոցների. յուրաքանչյուրն ավելի հարմար է որոշակի նպատակների համար։

Դասական համակարգիչները աշխատում են տրանզիստորների վրա, որոնք հաջորդաբար ստանում են 0 կամ 1 արժեք և կոչվում են բիթեր։ Քվանտային համակարգչի հիմքը՝ քուբիթներն են (քվանտային բիթեր). օբյեկտներ, որոնք կարող են միաժամանակ գոյություն ունենալ 0 և 1 վիճակներում, այսինքն՝ սուպերդիրքում։ Քվանտային համակարգչի աշխատանքի համար քուբիթները պետք է խճճել։ Քվանտային խճճվածությունը՝ ցանկացած երկու քուբիթների և դրանց վրա կատարվող գործողությունների միջև եղած կապն է։

Դասական համակարգչի հզորությունը կրկնապատկելու համար անհրաժեշտ է կրկնապատկել տրանզիստորների քանակը։ Քվանտային համակարգչի համար անհրաժեշտ է ավելացնել միայն մեկ քուբիթ։

Քվանտային համակարգիչներն առավել արդյունավետ են օպտիմալացման և մոդելավորման ոլորտներում հաշվողական խնդիրները լուծելու հարցում։ Նույնիսկ ամենահզոր դասական համակարգչին տարիներ կպահանջվեն հաջորդական գործողությունների մեթոդով այդ խնդիրները լուծելու համար։

Բժշկությունից մինչև արհեստական ​​բանականություն

Մասնագետները կանխատեսում են, որ քվանտային համակարգիչները մոտ ապագայում ամենաշատ պահանջարկը կունենան մի քանի ոլորտներում։

Նախ՝ դեղագործություն և բժշկություն. քվանտային տեխնոլոգիաները կօգնեն մշակել անհատականացված դեղամիջոցներ, կանխատեսել համաճարակների տարածումը և արագ ստեղծել պատվաստանյութեր, մոդելավորել բարդ մոլեկուլներ և շատ ավելին։

Երկրորդ՝ լոգիստիկա և տրանսպորտ։ Քվանտային ալգորիթմները կօգնեն ստեղծել բեռնափոխադրման և ուղևորափոխադրման օպտիմալ երթուղիներ և կառավարել մեգապոլիսներում երթևեկության հոսքերը։

Երրորդ՝ թվային անվտանգություն։ Քվանտային բանալիների բաշխումն արդեն իսկ լիովին անվտանգ է դարձնում տեղեկատվության փոխանցումն ու պահպանումը։ Եվ «քվանտային վահանը» կվերափոխի առկա կրիպտոգրաֆիկ համակարգը։

Չորրորդ՝ գիտնականները կկարողանան օգտագործել քվանտային համակարգիչներ՝ որոշակի հատկություններով նորարարական նյութեր մոդելավորելու համար։

Հինգերորդ՝ քվանտային տեխնոլոգիաները կարագացնեն արհեստական ​​բանականության մեջ մեքենայական ուսուցումը, ինչպես նաև պատկերների, խոսքի և տեքստի ճանաչումն ու վերլուծությունը։

Առաջատարների շարքում

Ռուսաստանը համեմատաբար վերջերս է միացել համաշխարհային քվանտային մրցավազքին։ 2019 թվականին Ռուսաստանի կառավարությունը մշակեց քվանտային տեխնոլոգիաների զարգացման ճանապարհային քարտեզ։ Այդ ժամանակ Ռուսաստանն ուներ միայն քվանտային համակարգչի մեկ նախատիպ՝ գերհաղորդիչների հիման վրա երկու քուբիթներով։

2020 թվականից ի վեր «Ռոսատոմը» պատասխանատու է ճանապարհային քարտեզի իրականացման համար։ Սա «Ռոսատոմի» քվանտային նախագծի հիմքն է, որի էկոհամակարգը միավորում է 19 գիտական ​​ինստիտուտ և համալսարան, այդ թվում՝ ավելի քան 600 հետազոտող և ինժեներն։

Քվանտային նախագծի արդեն առաջին փուլում Ռուսաստանը առաջին վեց երկրների շարքում էր, որոնք ստեղծեցին 50 կամ ավելի քուբիթային օպերացիոն քվանտային պրոցեսորներ, և առաջին երեք երկրների շարքում, որոնք ունեին չորս հիմնական հարթակների վրա գործող քվանտային պրոցեսորներ։

Այսօր ռուսական քվանտային նախագիծը աշխարհում ամենաարդյունավետներից մեկն է՝ ֆինանսական ծախսերի և ձեռք բերված արդյունքների հարաբերակցության առումով։

Ռուս գիտնականները ստեղծել են չորս քվանտային համակարգիչների նախատիպեր։ Նախ՝ իտերբիումի իոնների վրա հիմնված քվանտային համակարգիչ. 2025 թվականի դեկտեմբերին այն հասավ 70 քուբիթի, ինչը այն դարձնում է ամենահզոր ռուսական քվանտային համակարգիչ։ Դրանով գիտնականներն արդեն լուծում են իրական խնդիրներ. օրինակ՝ նրանք ներդրել են Գրովերի ալգորիթմը, հաշվարկել են մի քանի մոլեկուլների կառուցվածքը, մոդելավորել դինամիկ համակարգեր և օգտագործել այն մեքենայական ուսուցման համար։ Երկրորդ՝ ատոմների վրա հիմնված 50 քուբիթային համակարգիչ, երրորդ՝ ֆոտոնների վրա հիմնված 35 քուբիթային համակարգիչ, չորորդ՝ գերհաղորդիչների վրա հիմնված 16 քուբիթային համակարգիչ։

Քվանտային հաշվարկների ամպային հարթակը նույնպես մշակվում է որպես ապագա ծառայություն, որը հնարավորություն է տալիս մուտք գործել մշակված քվանտային համակարգիչներին քվանտային ալգորիթմների միջոցով խնդիրներ լուծելու համար։

Մշակվել է 34 քվանտային ալգորիթմ, և այս քվանտային համակարգիչները օգտագործվում են քվանտային օպտիմալացման, քվանտային քիմիայի, քվանտային մոդելավորման, մեծ տվյալների մշակման և այլ ոլորտներում թեստային և մոդելային խնդիրներ լուծելու համար։

2025-2030 թվականների համար Ռուսաստանի քվանտային հաշվարկների ճանապարհային քարտեզի նպատակը քվանտային տեխնոլոգիաների գործնական կիրառումն է տարբեր ոլորտներում, հիմնականում՝ ատոմային ոլորտի մեջ։ «Մենք մտնում ենք մի դարաշրջան, երբ գլոբալ խնդիրները կլուծվեն քվանտային տեխնոլոգիաների միջոցով։ Հետևաբար, կարևոր է, որ այս տեխնոլոգիաները հասանելի դառնան համաշխարհային հանրությանը։ Հիմնական հարցն այն է, թե ինչպես անցնել առանձին երկրների միջև քվանտային մրցավազքից քվանտային տեխնոլոգիաների համատեղ օգտագործմանը՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ այս տեխնոլոգիաները պետք է ծառայեն մարդկության օգտին», — կարծում է «Ռոսատոմ»-ի քվանտային տեխնոլոգիաների տնօրեն Եկատերինա Սոլնցևան։