На пути к квантовой индустрии
«Росатом» нацелен на масштабирование и практическое применение квантовых технологий
8 февраля в Москве, в музее «АТОМ» на ВДНХ, прошла стратегическая сессия госкорпорации «Росатом» «Квантовый проект: 2020–2030», в ходе которой были подведены итоги реализации дорожной карты развития квантовых вычислений на 2020–2024 годы, а также обсуждены подходы к следующему этапу работы на горизонте 2030 года. Участники стратегической сессии поддержали активизацию деятельности госкорпорации в квантовой сфере.
Первые итоги
Реализацию первой дорожной карты по квантовым вычислениям можно признать успешной: достигнуты целевые показатели, обеспечившие рывок России в мировых научных и технологических процессах, а также заложены основы экосистемы квантовых технологий, включая исследовательскую инфраструктуру, сообщество ученых и инженеров, систему образовательных программ и проектов. Таков общий вывод стратегической сессии госкорпорации «Росатом» «Квантовый проект: 2020–2030».
Основным достижением стало создание единого коллектива исследователей, в который вошли свыше 600 ученых из более чем 20 ведущих российских вузов и академических институтов. Их усилиями был совершен российский прорыв в сфере квантовых вычислений: в 2024 году при координации «Росатома» учеными Физического института им. П. Н. Лебедева РАН и Российского квантового центра был создан российский 50-кубитный квантовый компьютер на ионах, а учеными МГУ им. М. В. Ломоносова и Российского квантового центра — прототип 50-кубитного квантового вычислителя на одиночных нейтральных атомах рубидия.
В целом созданы работающие квантовые вычислители на всех четырех платформах, которые считаются в мире приоритетными в качестве основы для квантовых вычислителей, — ионах, атомах, фотонах, сверхпроводниках. За этот период Россия вошла в число шести стран, которые обладают квантовыми компьютерами объемом 50 кубитов и выше.
Смотреть вперед
Реализация дорожной карты по квантовым вычислениям на 2025–2030 годы будет нацелена на достижение качественных эффектов развития квантовых технологий в России. В их числе — масштабирование проекта для обеспечения технологического суверенитета и глобальной конкурентоспособности России в стратегической перспективе. Главное в этом направлении — овладение практикой промышленного использования квантовых технологий. Также одна из важных задач — построение основных элементов национальной квантовой индустрии, конкурентоспособной в международном масштабе. При этом в соответствии с нацпроектом «Экономика данных» сфера ответственности «Росатома» существенно расширится: перед госкорпорацией поставлена задача координации высокотехнологичного направления «Квантовые сенсоры».
Алексей Лихачев
Генеральный директор госкорпорации «Росатом»:
— Подводя итог дорожной карты по квантовым вычислениям, в первую очередь отмечу, что в стране появилось квантовое сообщество, и полученные результаты — наша совместная заслуга. Мы работаем на всех основных платформах, на которых в мире создаются квантовые вычислители, у нас есть возможность обмениваться мнениями, получать государственную помощь, представлять свои результаты, запускать программы и проекты, связанные с подготовкой кадров и международной деятельностью. Ну и, конечно, искать главное измерение — практическое применение квантовых технологий в нашей жизни. И мне бы хотелось, чтобы применение квантовых технологий однозначно было в приоритете и воспринималось как прорыв.
Второе, квантовая тематика стала частью повестки страны. Этого не было до 2020 года, это стало возможным благодаря прежде всего президенту России и благодаря нашей с вами работе.
И третье, из страны, которая еще недавно находилась вне квантовой борьбы, мы все-таки вошли в статус страны, которая сейчас очевидно сокращает разрыв.
Таков содержательный результат очень «стартаповского» и очень энтузиастского этапа квантового проекта. Нам поставлены новые задачи. В их числе — квантовые компьютеры уже не в десятках, а в сотнях кубитов, количество квантовых сервисных решений, добавляется тематика, связанная с квантовыми сенсорами. Надо понять, как мы будем складывать эту большую квантовую мозаику, потому что нам нужно на рубеже 2030 года очень четко сформулировать образ результата. Он должен быть одновременно очень духоподъемным, мобилизующим и реалистичным. Особый фундаментальный вызов здесь состоит в том, чтобы создать идею, которая позволит утвердить роль и место квантовых технологий в стране.
Прямая речь
Генеральный директор госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев в своем выступлении на стратегической сессии отметил развитие позиций России в области квантовых вычислений, подчеркнул, что тематика квантовых технологий прочно вошла в повестку страны, и назвал приоритетной задачей запуск их практического применения в экономике и социальной сфере.
Директор по квантовым технологиям госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева назвала переход от исследований в области квантовых вычислений к их практическому применению серьезным вызовом нового этапа квантового проекта, ответом на который станет усиление квантового направления как в части стратегического управления, так и с точки зрения систематизации потенциала российской науки и промышленности.
«Нас ждет серьезная работа в рамках «пилотов» по подтверждению эффективности применения квантовых технологий для решения задач в интересах «Росатома», партнеров и страны в целом. В этой связи возрастает роль атомной отрасли как полигона для тестирования и выработки лучших практик промышленного применения «квантов». Мы понимаем, что для общего успеха нужна концентрация усилий в масштабах страны: этому послужит создание единой национальной платформы развития квантовых технологий. Мы готовы к активной совместной работе», — сообщила Екатерина Солнцева.
Советник главы «Росатома», сооснователь Российского квантового центра Руслан Юнусов отметил, что дальнейшая работа в области квантовых технологий требует укрепления экосистемы квантового проекта в соответствии с масштабом задач новой дорожной карты и нацпроекта «Экономика данных». «За время работы над проектом в области квантовых вычислений в России сформировалась сильная научная экосистема: по нашим оценкам, до 80% профильных команд страны активно участвовали в работе над дорожной картой. Мы продолжаем развивать эту экосистему как базу создания в стране квантовой индустрии, не просто привлекая высококвалифицированных специалистов, но организуя подготовку талантливых кадров внутри страны, чтобы к моменту внедрения квантового компьютера в реальных секторах экономики наши специалисты уже обладали необходимыми компетенциями для достижения поставленных государством целей. К этому стоит добавить включение в работу индустриальных партнеров, которые призваны стать квалифицированными заказчиками внедрения квантовых технологий», — рассказал Руслан Юнусов.
Квантовая профориентация
Подготовка кадров, которые будут развивать квантовый проект и сделают его прорывным инструментом для решения индустриальных задач, — еще одна тема, которая обсуждалась на стратсессии. До 2030 года необходимо подготовить не менее 1500 специалистов, которые будут разрабатывать и применять квантовые технологии. Генеральный директор АНО «Корпоративная Академия Росатома» Юлия Ужакина сообщила, что в настоящее время работа ведется на трех уровнях — в школах, в вузах и в рамках дополнительного профессионального образования: «За три года достигнуты серьезные результаты: только «Урок цифры» по теме квантовых технологий охватил 8,5 млн школьников. Сегодня на первое место выходит качество профориентации: наша задача — выявить талантливых ребят, чьи навыки совпадут с амбициями квантового проекта. Для этого нужны два подхода: массовые программы, которые погружают молодежь в тему, и точечные проекты, дающие компетенции для реализации конкретных задач квантового проекта. К таким проектам можно отнести программы бакалавриата и магистратуры в МИФИ и ЛЭТИ, на которых учатся будущие специалисты, решающие задачи квантовой эры», — отметила Юлия Ужакина.
С 2020 года «Росатом» отвечает за реализацию дорожной карты по развитию высокотехнологичной области «Квантовые вычисления». Паритетно с государством госкорпорация вкладывает собственные внебюджетные средства в реализацию дорожной карты: общий объем финансирования на 2020–2024 годы составил 24 млрд рублей, из которых 12 млрд было вложено «Росатомом».
Важной задачей дорожной карты стало создание российского квантового компьютера — проект реализуется научными коллективами Российского квантового центра (РКЦ), Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), МГУ им. М. В. Ломоносова, Университета науки и технологий «МИСИС», МФТИ и других ведущих научных центров. Россия, наряду с США и Китаем, находится в числе трех стран-лидеров, создавших квантовые компьютеры на всех четырех основных платформах. Важным результатом реализации квантовой дорожной карты является создание уникального коллектива ученых и инженеров, в который входят более 1000 специалистов, включая порядка 600 ученых.
Создание квантовых вычислителей сопровождается формированием в России системы квантового образования, которая охватывает среднее и высшее профессиональное образование, а также усилия по переподготовке учительского состава.
Подробности
Глава «Корпоративной Академии Росатома» предложила создать совет по образованию в рамках Национальной квантовой лаборатории. Эта инициатива призвана обеспечить координацию работы по подготовке кадров для российского квантового проекта и обеспечить требуемый уровень образовательных программ.
Взгляд ученых
Директор Физического института им. П. Н. Лебедева РАН Николай Колачевский призвал гордиться российскими учеными, рассказал о приходе научной молодежи в квантовую сферу и отметил, что российским исследователям приходится добиваться результатов в условиях серьезной международной квантовой гонки.
«Когда мы говорим про науку, за каждым ее красивым образом стоит большая работа людей. Что удалось за эти пять лет сделать в квантовой сфере? Это сильные научные коллективы, которые добились значительных результатов, и мы можем ими гордиться. Выросло новое поколение ученых, и это очень важно: возникла возможность масштабирования количества научных групп. Это исторический шаг, потому что следующие шесть лет над квантовыми задачами будут ответственно работать в качестве лидеров не только те, кто начинал, но и те молодые исследователи, которые сформировали внутреннее желание быть лидером лаборатории или группы. Нам нужно гордиться нашими алгоритмистами и развивать это направление, потому что без грамотных математиков, приземленных «к железу», цели, которые мы обсуждаем, трудно достижимы. Мы можем гордиться тем, что получили результаты, которые можем продемонстрировать, в том числе на мировом уровне. Какие уроки мы вынесли? Пожалуй, больше всего беспокоит то, что квантовая гонка — это очень агрессивная гонка технологий. Но если мы освоим и сможем использовать передовые технологии, нанофабрикации, оптические технологии, технологии сенсоров, которые будут использоваться для квантовых вычислителей, то мы прочно закрепимся в числе стран, лидирующих в квантовых технологиях. При этом важно помнить, что четыре платформы, на которых создаются квантовые вычислители, не исчерпывают научное знание. Наверняка будут еще прорывы. И на этом надо сфокусировать значительные усилия, которые позволят сделать неожиданные шаги вперед», — считает Николай Колачевский.
Научный руководитель Национального центра физики и математики (НЦФМ) академик РАН Александр Сергеев в ходе стратегической сессии отметил важную роль квантового направления в технологическом ландшафте будущего и указал, что научно-технический потенциал «Росатома» является основой развития, а в перспективе — применения квантовых технологий в атомной отрасли.
«”Росатом” — это корпорация мирового уровня, которая является глобальным лидером в области атомных технологий. Но «Росатому» по силам выйти в лидеры не только в науке и технологиях в области атомной энергетики, а и в ряде других направлений. И если мы сейчас посмотрим на направления, которые будут определять мировой научно-технологический прогресс, то очевидно, что квантовые технологии будут играть в будущем очень существенную роль. Замечу, что сама атомная отрасль связана с квантовыми технологиями: деление ядра, синтез ядра, сверхпроводимость… На самом деле для нас не ново то, что мы занимаемся квантовой технологией. Но в чем суть момента, который мы сейчас обсуждаем? Суть второй квантовой революции заключается в том, что квантовые технологии заявили о своем существенном присутствии в информационных технологиях. Получение информации, хранение информации, передача информации, обработка информации. Понятно, что у различных квантовых технологий есть разные степени зрелости, к примеру, квантовые вычисления — самое непростое направление. Но в целом мы уже сейчас видим существенное применение квантовых технологий. И очень хорошо, что в атомной отрасли есть предприятия, которые готовы работать по этой тематике», — подчеркнул Александр Сергеев.
Сферы применения квантовых технологий
Одной из приоритетных сфер применения квантовых вычислений в будущем станут фармацевтика и медицина в целом: появится возможность моделировать сложные молекулы при создании новых лекарств, а также получат развитие персонализированные медицинские технологии, позволяющие врачу в кратчайшие сроки разработать персональные рекомендации для лечения человека с учетом конкретных факторов его заболевания и особенностей организма. Также квантовые вычисления будут применяться для прогнозирования новых эпидемий.
Эксперты отмечают, что принципиально новые возможности моделирования молекул и химических процессов, которые появятся с применением квантового компьютера, дадут толчок развитию целого ряда индустрий, связанных с химической наукой. А в ИТ-сфере интеграция квантовых вычислений в индустриальное ПО позволит инженерам создавать более продвинутые технологии, например, в судостроении и авиапромышленности.
Важное направление применения квантов — транспорт и логистика. Составление оптимальных маршрутов и расписаний движения транспорта позволит решать проблемы пробок, а стихийно возникающие ограничения, например из-за аварий, будут учитываться в режиме реального времени. Это приведет к сокращению задержек в движении общественного транспорта и позволит автомобилистам тратить меньше времени на дорогу. В логистике применение квантовых вычислений облегчит, потенциально удешевит и ускорит доставку грузов по различным маршрутам.
В финансовом секторе квантовые вычисления необходимы для минимизации рисков и более точной оценки кредитоспособности организации или человека. А на производстве они помогут, к примеру, составлять оптимальный план выполнения заказов или обеспечивать организацию труда.
Квантовые технологии выведут на принципиально новый уровень возможности искусственного интеллекта: они усилят ИИ в части ускорения машинного обучения, распознавания и анализа изображений, речи и текста, обработки больших данных и т. д. Кроме того, квантовые компьютеры смогут решать те же задачи эффективнее, быстрее, с меньшими энергозатратами.
