Сейчас мир находится на грани второй квантовой революции, которая открывает перспективы для управления отдельными квантами. Вопросы, касающиеся образования в сфере квантовых технологий, сверхпроводимости и квантового интернета, стали предметом обсуждения 25 сентября на V форуме «Наука будущего – наука молодых», организованном в Саратовском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского.
В начале сессии председатель программного комитета форума, первый проректор университета МИСИС Сергей Салихов отметил, что первая квантовая революция началась 125 лет назад, когда Макс Планк предложил гипотезу о квантовании энергии для объяснения спектра абсолютно черного тела. Первая квантовая революция была связана с изучением свойств больших групп квантовых частиц, и в результате исследований в первой половине XX века были созданы значимые технологии, включая атомную энергетику, транзисторы, которые лежат в основе современной электроники, и лазеры.
«В последние годы мы наблюдаем наступление второй квантовой революции: мы осваиваем управление отдельными квантами и обсуждаем квантовые вычислительные машины, основанные на отдельных частицах. Когда речь идет о совокупностях таких частиц, мы имеем в виду вполне определенные величины, например, 50 или 200. В позапрошлом году Илье Семерикову была вручена национальная премия «Вызов» за разработку квантового компьютера с 50 кубитами», ― подчеркнул Сергей Салихов.
В своем докладе руководитель лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий МИСИС Алексей Устинов подчеркнул важность развития технологий квантового интернета. По его словам, такая технология потребуется для эффективного объединения квантовых компьютеров, что позволит увеличить их общую мощность. «Когда мы будем стремиться к повышению мощности отдельного квантового компьютера, возникнет потребность в его интеграции в сеть. Использование обычного интернета для этого приведет лишь к суммарному увеличению мощности компьютеров. <…> Однако, если мы сможем осуществлять обмен данными между компьютерами посредством квантовой связи, то есть с использованием средств передачи квантовой информации от одного компьютера к другому, то мощность компьютеров будет возрастать пропорционально», — заявил Алексей Устинов.
По словам ученого, в настоящее время достигнуты значительные успехи в передаче квантовой информации на сверхпроводниковых процессорах, осуществляемой от модуля к модулю. Для этого применяются микроволновые фотоны. Несколько модулей, помещенные в один криостат и охлажденные до экстремально низкой температуры, можно соединить коаксиальными кабелями для передачи данных. Однако, если речь идет о перспективном объединении квантовых компьютеров, расположенных в различных городах, необходим иной метод.
«В сложившихся обстоятельствах единственным решением является использование существующей оптической квантовой связи. Для этого необходимо будет преобразовать квантовую информацию из микроволнового диапазона в оптический и обратно. Это задача, решение которой предстоит найти в будущем: в последние годы было проведено множество исследований, подтверждающих возможность такого преобразования, однако его качество пока оставляет желать лучшего, а значительные потери мешают практическому применению», ― отметил Алексей Устинов.
По словам ученого, разработка действенной технологии преобразования микроволнового сигнала в оптический и обратно, необходимой для организации связи между квантовыми компьютерами, – задача, требующая не менее пяти лет.