Подпишитесь на рассылку новостей
Выберите интересующий вас регион и введите свой e-mail
Подписаться
#226Февраль 2020

Росатом занимается созданием квантовых процессоров в соответствии с правительственной дорожной картой «Квантовые вычисления». В декабре корпорация представила ее правительству России. Дорожная карта — часть более масштабной дорожной карты «Квантовые технологии» (подробнее см. «Квантовые технологии в России» — Прим. ред.). К разработке дорожной карты «Квантовые вычисления» были привлечены более ста экспертов.

По заказу Росатома для правительства России были подготовлены дорожные карты по семи сквозным цифровым технологиям. Одна из них — «Квантовые технологии». Она подразумевает развитие трех субтехнологий: квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры метрология. Общий бюджет программы составляет 51,1 млрд руб., включая внебюджетное финансирование в размере 8,7 млрд руб. «Инвестиции для развития квантовых технологий в России нужны уже сегодня», — ​говорится в программе.

Разработка квантовых процессоров будет происходить по нескольким направлениям. Отличаются они технологией и физической основой компьютеров:
Сверхпроводниковые квантовые компьютеры и симуляторы
Квантовые компьютеры и симуляторы на нейтральных атомах
Квантовые компьютеры и симуляторы на основе ионов в ловушках
Квантовые компьютеры и симуляторы на основе фотонов и интегральной оптики
Симуляторы на основе поляритонных конденсатов
Квантовые вычисления на примесных атомах и квантовых точках в кремнии

Также среди направлений работы — создание облачной платформы для квантовых вычислений и эмулятора квантовых вычислений, квантовые методы подавления ошибок, квантовые коды коррекции ошибок, квантовые алгоритмы.

Столь широкий спектр направлений деятельности связан с тем, что в настоящее время нет ясности в том, какая физическая система (сверхпроводники, атомы, ионы или иные) станет использоваться для создания нового поколения квантовых компьютеров.

Для воплощения дорожной карты в Росатоме создан проектный офис по квантовым вычислениям, который будет координировать работу по всем направлениям. Работать над созданием квантовых процессоров будут сразу несколько организаций Росатома, занятых в производстве АСУ ТП для атомных станций, входящих в Росатом: ФГУП «ВНИИА им. Духова» (ВНИИА) будет отвечать за направление сверхпроводников и (РАСУ, направление ионов). В работе также будут участвовать ученые и специалисты из Российского квантового центра (РКЦ), Сколковский институт науки и технологий («Сколтех»), научных институтов и профильных вузов. Так, по направлению ионов в ловушке разрабатывать аппаратную платформу для квантовых вычислений с использованием ионов будут команды из РКЦ и Физического института академии наук им. П. Н. Лебедева (ФИАН), а в разработке программного обеспечения будут участвовать специалисты из «Сколтеха» и Физико-технологического института РАН им. К. А. Валиева (ФТИАН).

Лаборатории и производственные комплексы частично будут базироваться на уже существующих площадках. Например, по направлению сверхпроводников лаборатории с криогенным оборудованием расположены на территории профильных российских вузов: НИТУ МИСиС, МФТИ, РКЦ, ВНИИА и МГТУ им. Н. Э. Баумана. Кроме того, часть лабораторий, работающих по другим направлениям квантовых технологий, располагается на территории РКЦ. Предполагается, что новые лаборатории, создаваемые в рамках работы по дорожной карте, также будут расположены на нескольких площадках.

Финансирование дорожной карты по квантовым вычислениям будет смешанным: гранты, субсидии и иные формы. Выделение денег уже началось. В январе нынешнего года в пресс-службе «Русатом Автоматизированные системы управления» подтвердили, что вместе с партнером — РКЦ получен грант от Российской венчурной компании на развитие квантовых технологий. Размер гранта — 300 млн рублей, срок реализации — не более трех лет.

«Наша задача — создать прототип квантового компьютера на основе ионов и обеспечить возможность к нему облачного доступа. В результате проекта возникнет платформа, которая позволит, обращаясь к компьютеру через интернет, реализовывать на нем простые квантовые алгоритмы. Параллельно с этим мы собираемся исследовать различные сложные оптимизационные и управленческие задачи, которые представляют интерес для РАСУ», — ​рассказал руководитель направления «Квантовые компьютеры и симуляторы на основе ионов в ловушках» профессор Алексей Федоров.

Квантовые процессоры нужны для того, чтобы делать расчеты радикально быстрее существующих суперкомпьютеров. В свою очередь, новые скорости нужны для решения задач в таких сферах, как кибербезопасность, искусственный интеллект и создание новых материалов и способов хранения энергии.

Для России программа по развитию квантовых технологий нужна для того, чтобы сравняться по уровню развития с другими странами, обеспечить национальную безопасность и технологическую независимость.

До коммерческого внедрения квантовых компьютеров еще далеко. Но главное сделано: квантовые компьютеры объемом несколько десятков кубитов выполняют вычисления, которые не могут быть выполнены даже на суперкомпьютерах с той же или хотя бы сопоставимой скоростью.

Целевые показатели для российских квантовых процессоров (по данным дорожной карты «Квантовые технологии»)

Показатель 2019 2021 2024
Количество кубитов в сверхпроводниковом квантовом компьютере 2 5-10 30-50
Количество кубитов в квантовом компьютере на нейтральных атомах 10 50 100
Количество кубитов в квантовом компьютере на ионах 1 5 55
Количество каналов в квантовом компьютере на фотонах 10 50 100
Количество частиц в квантовом компьютере/симуляторе на поляритонах 50 100 1000
Количество экспериментов на квантовой облачной платформе 0 20 10000