Сегодня в нашей серии интервью с руководителями Центров компетенций НТИ — беседа с Сергеем Куликом, научным руководителем ЦК НТИ по направлению «Квантовые технологии» на базе МГУ.

Сегодня в нашей серии интервью с руководителями Центров компетенций НТИ — беседа с Сергеем Куликом, научным руководителем ЦК НТИ по направлению «Квантовые технологии» на базе МГУ. Тема непростая, но интересная, не зря ученые и бизнес возлагают на квантовые технологии столько надежд. Из интервью вы узнаете, как квантовая криптография поможет в борьбе с киберпреступностью, какая из квантовых технологий сегодня развита больше остальных и где готовят специалистов для работы в такой сложной области.

• На какой стадии развития квантовые технологии в России сегодня? А в мире?

Квантовые технологии включают несколько направлений: квантовые коммуникации (сюда относятся квантовые криптография и связь), квантовые вычисления, квантовые сенсоры и метрология. Ситуация с каждой из этих областей в России и в мире выглядит по-разному.

Скажем, квантовые коммуникации во всем мире и в нашей стране являются наиболее развитой технологией из перечисленных. Передача данных, защищенных с помощью технологии квантового распределения ключей, многократно испытана в разных странах; есть несколько протоколов, с помощью которых шифруются данные. В наших проектах, которые центр реализует вместе с партнером, компанией «ИнфоТеКС», мы используем оригинальный протокол, разработанный нашей группой квантовой криптографии.

В целом в тех странах, которые занимаются развитием квантовых коммуникаций, сейчас идет наращивание технологической базы и совершенствование оборудования и софта. Ученые, инженеры и программисты работают над увеличением дальности передачи данных, корректностью этой передачи, отсутствием уязвимостей в сетях, качеством работы протоколов и т.д. В России технологии уже готовы к активному использованию в бизнесе — проведены интересные пилотные проекты на крупных сетях у операторов связи и в дата-центрах, пилоты признаны успешными и могут использоваться шире.

Иначе дела обстоят в области квантовых вычислений. Пока самые громкие проекты тут принадлежат IBM и Google. Значительных успехов добилась и канадская D-Wave. Но даже в США область квантовых вычислений пока находится на ранней стадии развития. Создание квантовой вычислительной платформы в несколько десятков кубитов — это не просто технологически сложная, но и крайне ресурсоемкая задача. Нужно много оборудования, времени, специалистов разного профиля и средств.

Огромный вклад в развитие квантовых технологий во всем мире вносят российские ученые. Традиционно наша научная физико-математическая школа очень сильна, и сейчас над актуальными проблемами квантовых и сопутствующих технологий в разных университетах, исследовательских центрах и компаниях мира работают наши ученые. Этим, конечно, можно и нужно гордиться.

• Что нужно сделать, чтобы российские технологии в ближайшие годы были востребованными и конкурентоспособными?

Один из важнейших факторов — подготовка и поддержка высококвалифицированных кадров. Чем сложнее технология, чем более масштабных знаний она требует от специалиста, тем больше времени ему нужно тратить на образование. Нужны открытые научное и инженерное комьюнити, сообщества программистов, математиков, физиков, а для этого необходима большая совместная работа и вузов, и некоммерческих организаций, и министерств. Это сложные, но необходимые меры. Нужно поощрять коммуникацию групп ученых между собой, и не только внутри страны, но и вовне. В сфере науки, особенно если речь идет о такой стремительно развивающейся области, как квантовые технологии, постоянно происходит что-то новое, и важно держать руку на пульсе.

Еще один важный фактор — развитие собственной инструментальной и производственной базы, отвечающих самым высоким мировым стандартам. Пока, к сожалению, в области аппаратного обеспечения мы очень сильно зависимы от зарубежных поставщиков. Конечно, реализовать импортозамещение по мановению руки невозможно, это процесс долгий и трудный, но к этому нужно стремиться.

Относительно востребованности технологий ситуация примерно такая же, как с их развитием. Какие-то из разработок в области квантовых сенсоров активно используются уже сейчас в электронике, телекоммуникационном, измерительном, медицинском оборудовании.

Технологии квантовой связи востребованы там, где есть запрос на передачу защищенной информации без участия оператора или системного администратора. Крупные банки, территориально распределенные компании — всем нужно передавать сведения, которые не должны попасть в руки посторонних, причем передаваться сведения должны быстро и корректно. Технология квантового распределения ключей решает эту задачу.

Востребованность квантовых вычислений пока, быть может, очевидна не в полной мере, так как мы все пока находимся лишь на пороге этой технологии. Да, мы понимаем, что квантовые вычисления помогут нам решать не просто более сложные переборные и оптимизационные задачи, а задачи, решение которых невозможно с помощью традиционных, пусть даже сверхмощных компьютеров. Например, создавать молекулы веществ с заданными свойствами, тем самым облегчая труд химиков, биологов, медиков. Но всё же подлинные открытия в области квантовых вычислений, думается, еще впереди.

•  Как были выбраны основные направления работы Центра?

Центр квантовых технологий создан на базе физического факультета МГУ, и именно наработки нескольких кафедр факультета, занимающихся современными технологиями, легли в основу тех проектов, которые мы развиваем теперь в рамках Центра. Так, в нашей основной деятельности — исследованиях в области волоконной и атмосферной квантовой криптографии, физики холодных атомов, квантовой оптики — мы активно используем научные и экспериментальные достижения ученых из лаборатории квантовых оптических технологий. Сектор нанофотоники и нелинейной оптики продолжает проекты, начатые на кафедре квантовой электроники, а группа одноатомных одноэлектронных устройств продолжает и развивает наработки кафедры физики полупроводников и криоэлектроники. Но первоочередная задача Центра — это реализация конкретных проектов в области сквозных технологий, которые будут востребованы бизнесом. Проектов, результаты которых имеют прикладное значение, причем не в отдаленной перспективе, а уже сейчас или в самом ближайшем будущем.

• Какие технологии сегодня нужны рынку? Какие проекты Центр реализует, с какими запросами приходят индустриальные партнеры, зачем им квантовые технологии?

Если говорить о наших проектах, то мы видим большой интерес к проектам по квантовой криптографии, которые мы реализуем совместно с компанией «ИнфоТеКС». Речь идет о шифраторе операторского класса Quandor и о системе QSS, так называемом «квантовом телефоне». У крупного бизнеса есть понимание, что угрозы становятся масштабнее, а современные средства шифрования — крайне уязвимыми. А с доступностью возможностей квантового компьютера, который сможет взломать распространенные сейчас системы шифрования быстрее и проще, угрозы станут уже не потенциальными, а реальными. И бизнес всерьез задумывается о том, как обезопасить передачу данных внутри своей компании.

В области квантовых вычислений наш центр разрабатывает две платформы — вычисления на основе холодных атомов в оптической ловушке и на основе одиночных фотонов в линейно-оптических чипах. Первая платформа привлекательна ее устойчивостью к внешним воздействиям, вторая — широкими возможностями в области масштабирования и работой при комнатной температуре. Над этими платформами мы работаем вместе с нашими коллегами из университетов и научно-исследовательских институтов, входящих в консорциум.

• Как такие технологии повлияют на жизни обычных пользователей? Как поменяются продукты, которыми мы пользуемся?

Квантовые сенсоры уже меняют оборудование, и очень сильно, но вряд ли обычные пользователи замечают это в своей повседневной жизни. То же и с квантовой связью — люди в среднем не заметят никаких изменений, разве что в сервере появится на одну «коробочку» больше, но именно эта «коробочка» обеспечит гарантированно защищенную передачу данных. Однако принципиальной перемены в связи или устройствах это не принесет.

Более интересная ситуация складывается с квантовыми компьютерами. Хотя нам пока представляется, что квантовые компьютеры будут сугубо нишевым продуктом и не заменят собой привычные домашние ПК, возможно, развитие этих технологий в каком-то отдаленном будущем приведет к тому, что домашние квантовые компьютеры станут столь же привычными и повсеместными, как сейчас смартфоны и ноутбуки. Но пока это можно смело относить к научной фантастике.

А вот фармацевтика, химия, математика, физика — все эти отрасли благодаря квантовым компьютерам изменятся сильно, и люди во всем мире смогут пользоваться результатами «труда» квантовых компьютеров. Так что здесь влияние будет более заметным, хотя и опосредованным.

• Как устроена образовательная деятельность Центра?

У нас есть программа повышения квалификации для специалистов, которые работают или будут работать с квантовыми технологиями или займутся их внедрением в своей компании.

Большое внимание мы уделяем подготовке научных кадров. В Центре работают три магистерские программы, покрывающие основные направления нашей научной деятельности, — «Квантовые и оптические технологии», «Квантовая криптография и квантовая связь», «Квантовые вычисления».

Для студентов вузов доступны пять онлайн-курсов по различным областям квантовых технологий. Кроме того, мы проводим ежегодную очную олимпиаду для студентов старших курсов, где ребята могут попробовать свои силы в решении задач по квантовым технологиям.

Мы также организуем ежегодную Школу по квантовым технологиям, которая в этом году стала международной.

Конечно, мы работаем и с неподготовленной аудиторией — ежемесячно мы проводим экскурсии для школьников, которые всегда посещают лаборатории Центра с интересом. Мы активно сотрудничаем с фондом «Траектория», и наши специалисты участвуют в «Научных гостиных», где рассказывают ребятам о квантовых технологиях.

• Как вы рассказываете о своей деятельности тем, кто не очень хорошо разбирается в квантовых технологиях? Ведь это действительно непростая для понимания тема.

Работая с не очень подготовленной аудиторией, мы стараемся избегать излишней наукообразности или тонких нюансов, которые потребовали бы от слушателей дополнительных специальных знаний. Однако, как показывает наш опыт, базовые понятия квантовой физики и основные принципы квантовой криптографии, оптики или вычислений можно объяснить доступно и понятно даже школьникам.

Конечно, в основном к нам приходят ребята, которые углубленно изучают физику и математику, но надо отметить, что их уровень подготовки, любознательность и способность анализировать информацию, как правило, вызывают уважение и внушают оптимизм. Во всяком случае, после каждой встречи со школьниками в будущее российских квантовых технологий мы смотрим с оптимизмом!

Комментарии: