Участники Квантового клуба журналистов получили информацию об эволюции квантовых вычислений в России и за рубежом, а также о достижениях Центра квантовых технологий МГУ им. М.В. Ломоносова. Эта образовательная платформа была организована госкорпорацией «Росатом», ответственной за реализацию отечественного Квантового проекта. Встреча прошла 11 марта на базе физического факультета Московского университета. Журналисты пообщались с учеными и посетили лаборатории вуза, где размещены квантовые компьютеры, использующие нейтральные атомы и фотоны.
На первом собрании Квантового клуба журналистов состоялось осенью 2025 г. — тогда сотрудники СМИ увидели самый мощный в стране квантовый вычислитель на ионной платформе, находящийся в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН). Теперь настала пора познакомиться с квантовыми вычислителями Московского университета.
В качестве ведущей встречи выступила заместитель генерального директора «Росатом Квантовые технологии», ответственная за коммуникации и продвижение Квантового проекта Юлия Вячеславовна Покровская. На приветственном слове выступил декан факультета физической культуры МГУ, профессор и доктор физико-математических наук Владимир Викторович Белокуров:
«Растущий интерес к квантовым вычислениям проявился в середине 1990-х годов, когда появились труды Питера Шора и ряда других исследователей, продемонстрировавших, что только квантовый компьютер способен произвести настоящую трансформацию в области информатики. Для разложения на множители чисел, содержащих огромное количество цифр, совокупной вычислительной мощности всех существующих классических компьютеров потребовалось бы время, сопоставимое с возрастом Вселенной. На этом принципе можно строить технологии шифрования, однако квантовый компьютер позволяет реализовать соответствующий алгоритм (алгоритм Шора) значительно быстрее. В середине 1990-х годов, когда тема приобрела популярность, ректор Московского университета, Виктор Антонович Садовничий, принял решение, что университет не должен игнорировать это направление. Были организованы тематические межфакультетские семинары, объединившие физический, механико-математический факультеты и факультет вычислительной математики и кибернетики, открыта кафедра квантовой информации, началось издание журналов и перевод книг, посвященных этой тематике».
В.В. Белокуров выразил благодарность «Росатому» за успешное взаимодействие в процессе выполнения плана мероприятий, касающихся квантовых вычислений, и подчеркнул необходимость вовлечения увлеченных студентов в научные изыскания в сфере квантовых технологий.
О последних достижениях в области Квантового проекта рассказала директор по квантовым технологиям государственной корпорации «Росатом», кандидат физико-математических наук Екатерина Борисовна Солнцева. В настоящее время в России разрабатывается семь квантовых компьютеров, основанных на четырех наиболее востребованных технологиях: атомной, ионной, фотонной и сверхпроводниковой (согласно плану развития – пять из них). Двумя из этих компьютеров располагает Центр квантовых технологий МГУ. Помимо России, квантовые вычислители на всех четырех платформах создают также США и Китай.
«Мы работаем над решением задач в широком масштабе. Это обусловлено двумя причинами. Прежде всего, пока не ясно, какая технология окажется наиболее успешной. Существует предположение, что разные платформы будут оптимальны для различных типов задач. Таким образом, современное представление о квантовом компьютере – это гетерогенное устройство, сочетающее классическую суперкомпьютерную часть и сопроцессоры в виде квантовых компьютеров, функционирующих на разных платформах и ориентированных на решение задач различных типов. В связи с этим, для обеспечения всестороннего решения всех возможных задач с помощью оптимальных вычислительных ресурсов необходимо обладать опытом работы с различными платформами», — отметила Е.Б. Солнцева.
«Росатом» начинает практическое применение квантовых вычислений в своих подразделениях. Е.Б. Солнцева представила аудитории ряд проектов, среди которых моделирование тепловых процессов в элементах конструкции для реализации проекта «Прорыв» и совершенствование точности автоматизированной медицинской диагностики.
Е.Б. Солнцева подчеркнула, что недавно подписан меморандум о создании в России первого в стране сетевого Квантового университета, старт набора учеников намечен на сентябрь 2026 года. Развитие квантовых технологий является приоритетным направлением и на международной арене — например, 8 июня 2026 года в Москве состоится Форум квантовых технологий БРИКС.
По мнению ведущего специалиста компании «Росатом Квантовые технологии» был озвучен прогноз развития квантовых вычислений и их влияния на мир» Михаил Алексеевич Кольченко. «Какие условия необходимы для разработки эффективных квантовых компьютеров? Например, постоянно обсуждается вопрос о количестве кубитов. Для решения большинства практических задач, в зависимости от их сложности, потребуется от 1 тысячи до 100 тысяч. Однако, эти кубиты должны существенно отличаться от существующих. Современные кубиты обладают высокой степенью «шумности», поскольку их квантовые состояния крайне восприимчивы к воздействию внешних факторов. Требуются более устойчивые кубиты».
По мнению М.А. Кольченко, достижение квантового превосходства сопряжено с рядом трудностей, таких как потребность в значительном улучшении точности проводимых операций и установлении связи между всеми кубитами. Однако, как он отметил, ученые уже имеют представления о способах преодоления этих препятствий. В докладе эксперта говорилось о том, что квантовые вычисления начнут последовательно приносить пользу в различных областях деятельности. В настоящее время их применяют для базовых вычислений в задачах оптимизации, а к 2040 году ожидается, что квантовые компьютеры позволят решать сложные вопросы, связанные с моделированием молекул, например, при разработке лекарственных препаратов и катализаторов).
Представители средств массовой информации посетили лаборатории Центра квантовых технологий МГУ, где находятся квантовые вычислители. Квантовый компьютер на нейтральных атомах рубидия, например, достиг размерности в 72 кубита в декабре 2025 года. В ходе контрольного эксперимента точность двухкубитной операции, выполненной с его помощью, составила приблизительно 94%. На данный момент в России только две установки достигли отметки в 70 кубитов: квантовый вычислитель на ионах иттербия в ФИАН и компьютер на ионах кальция в Российском квантовом центре.
«Суть подхода состоит в применении отдельного атома в роли кубита. Этот атом фиксируется оптическим пинцетом — лазерным лучом, сфокусированным с помощью линзы в область, размеры которой составляют примерно один микрометр. Ранее данная технология находила применение, в частности, в биологии для манипулирования отдельными клетками и микрочастицами, находящимися в растворах, — пояснил руководитель сектора квантовых вычислений Центра квантовых технологий МГУ, кандидат физико-математических наук Станислав Сергеевич Страупе. По мнению исследователя, квантовые вычислительные платформы обладают значительным потенциалом для расширения и развития.
В квантовом вычислителе, основанном на атомной платформе, создаётся вакуум – пространство, практически лишенное всего, за исключением рубидия в газообразной форме. Энергетические уровни атомов используются для кодирования кубитов посредством радиочастотного воздействия. Для обеспечения функционирования атомы охлаждаются лазерами до температур, приближающихся к абсолютному нулю.
Квантовый вычислитель МГУ, созданный на атомной платформе, обладает интересной особенностью: его вычислительный регистр разделен на три зоны. Это зона памяти для длительного хранения данных, зона взаимодействия, где выполняются вычисления, и зона считывания, предназначенная для проведения измерений. В ходе недавнего контрольного эксперимента исследователи использовали первые две зоны, а развитие третьей запланировано на следующий этап работы. Подобная архитектура создает перспективы для расширения возможностей технологии и, в перспективе, позволит эффективно устранять ошибки.
Второй компьютер, продемонстрированный журналистам, функционирует на базе отдельных частиц света – фотонов. Эта установка также известна как бозонный сэмплер. Число кубитов квантового вычислителя МГУ, созданного на фотонной платформе, эквивалентно 35. Ключевые элементы такого вычислителя включают источник фотонов, интерферометр, через который они проходят, и детекторы, регистрирующие фотоны после их прохождения через систему. Квантовые вычислители, использующие фотонную платформу, в первую очередь могут быть полезны для решения комбинаторных задач, связанных с графами. Данные алгоритмы находят применение в разнообразных областях, в том числе при разработке лекарственных препаратов.
«В настоящее время мы работаем над задачей нахождения плотного подграфа в большом графе. Представьте себе сеть, состоящую из отдельных узлов, соединенных между собой. И наша цель — выявить подгруппу этих узлов, характеризующуюся наибольшим количеством связей между ними. Эта задача находит широкое применение в реальных ситуациях. В качестве примера можно привести выявление сообществ: например, определение взаимосвязей между различными группами в социальных сетях или между научными коллективами, оцениваемыми по цитированию публикаций. К этому же можно отнести обнаружение мошеннических действий: например, выявление групп, между которыми регулярно совершаются финансовые операции. <…> Полученное распределение фотонов продемонстрирует нам такие плотные подгруппы», — пояснил аспирант Центра квантовых технологий МГУ Юрий Андреевич Бирюков.
Подробнее о деятельности Центра квантовых технологий МГУ рассказал его руководитель, профессор и доктор физико-математических наук Сергей Павлович Кулик.
«Существует трио квантовых технологий: квантовые вычисления (“Росатом”), квантовые коммуникации (РЖД) и квантовая сенсорика (“Росатом”), которая, судя по потенциалу и существующей базе в Российской Федерации, вероятно, опережала достижения в сферах вычислений и коммуникаций. Помимо квантовых компьютеров, создаваемых на двух платформах, в МГУ реализуется масштабный проект в области квантовых коммуникаций и разработки, связанных с квантовой сенсорикой. Об этом рассказал С.П. Кулик. В ходе экскурсии по физическому факультету и Центру квантовых технологий, организованной для журналистов, гости ознакомились с рядом интересных научных разработок, включая установку для практических занятий студентов по квантовой оптике и квантовым вычислениям, системы Межуниверситетской квантовой сети (МУКС) и квантовый телефон, который обеспечивает исключительную конфиденциальность связи.
На встрече также было уделено время взаимодействию между учеными и представителями СМИ. Квантовые сенсоры стали одной из наиболее обсуждаемых тем.
«Квантовые сенсоры – это приборы, способные с беспрецедентной точностью, превосходящей возможности классических сенсоров, измерять различные поля, включая магнитное и гравитационное, а также физические параметры, такие как ускорение. Наглядным примером использования квантовых сенсоров является навигация без спутникового сигнала, основанная на магнитном поле Земли. По словам Е.Б. Солнцевой, эта задача может быть решена с помощью перспективного магнитометра, который сейчас мы рассматриваем как один из приоритетных проектов. Другой вариант – гравиметры, то есть сенсоры, позволяющие фиксировать незначительные изменения гравитационного поля Земли. Это имеет большое значение для решения задач картографии и геологоразведки. К этой категории относятся и оптические датчики, включая упомянутые сегодня детекторы одиночных фотонов. Таким образом, квантовая сенсорика уже существует, однако ее потенциальные возможности значительно превосходят текущий уровень разработки. Еще одно перспективное направление применения квантовых сенсоров – связь нового поколения, что также имеет важное значение для нашей страны».