Кванты берут в расчет

Направления развития квантовых технологий в России

Участники Первой отраслевой конференции по квантовым вычислениям в январе этого года обсуждали основные направления развития квантового проекта: будущее квантовых компьютеров, применение квантовых вычислений в атомной отрасли, подготовку специалистов, создание квантовых продуктов… Мы собрали прозвучавшие тезисы, показавшиеся нам наиболее интересными и важными.

Стратегические задачи

• Помимо квантовой дорожной карты, рассчитанной до 2030 года, необходимо разработать долгосрочную программу развития российских квантовых технологий до 2035 года и на дальнейший период.
• Следует сформировать прорывной квантовый проект, обладающий большим масштабом и нацеленностью на значимый практический результат.
• Необходимо готовиться к быстрому росту вычислительных мощностей квантовых компьютеров, так называемому квантовому превосходству, которое, по экспертным оценкам, ожидается в период с 2028 по 2032 год. «Готовиться» — значит создавать алгоритмы, которые можно масштабировать, чтобы перейти от решения «пилотов» на простых системах к реальным задачам на сложной вычислительной архитектуре.

Практические задачи

• «Росатом» реализует масштабную программу практического применения квантовых вычислений. Всего в отраслевом портфеле на разной стадии реализации уже более 30 проектов.
• Квантовый процессор подходит для решения задач оптимизации производства, моделирования химических реакций и физических процессов.
• Дивизионы «Росатома» ждут применения квантовых вычислений для оптимизации технологических цепочек добычи, переработки, производства и поставки; формирования производственного расписания, оптимизации календарного плана сооружения АЭС, моделирования теплопроводности и других задач.
• Для развития квантовой практики Минцифры России выразило готовность взять на себя оплату 80–90% расходов на внедрение квантовых решений в реальные проекты при условии софинансирования со стороны заказчиков.

Квантовые продукты

• Продуктом может быть квантовый процессор (устройство), доступ к вычислительным мощностям процессора или проведение вычисления (услуги), а также результаты этих вычислений (достижение конкретных результатов в поставленной задаче).
• Российские образовательные программы и участие в проектах подготовки кадров в области квантовых вычислений потенциально являются перспективными экспортными услугами.
• Формировать линейку продуктов необходимо в логике экосистемы с учетом возможностей партнеров и требований регуляторов в разных странах.
• Рынок сбыта в области квантовых вычислений пока узкий. Многие страны плохо знакомы с ними, поэтому необходима популяризация квантовых технологий, ознакомление с квантовой экосистемой и в итоге формирование спроса.

Подготовка кадров

• По инициативе «Росатома» в России создается сетевой Квантовый университет. Создание университета поддержано президентом России и вошло в перечень президентских поручений по итогам первого Форума будущих технологий. На Конгрессе молодых ученых НИЯУ «МИФИ», НИТУ «МИСИС», МФТИ и другие вузы подписали соответствующее соглашение о намерениях. Проектный офис будет базироваться в МИФИ. Ожидается, что к проекту присоединятся МГУ им. М. В. Ломоносова и НИУ «ИТМО», а также зарубежные вузы из Китая, Индии и Беларуси. Университет станет сетевым образовательным центром в области квантовых технологий: он объединит в единую систему существующие программы вузовской подготовки квантового профиля. Предполагается, что выпускники Квантового университета станут разработчиками новейших квантовых систем и будут находиться на фронтире научного и инженерного поиска.
• В целях подготовки квантовых специалистов для производства «Росатом» разрабатывает программу дополнительного профессионального образования «Квантовые технологии и способы их применения на предприятиях».
• Минцифры России готово системно поддержать подготовку кадров по специальности «квантовый инженер».
• Школьники, приходящие в лучшие российские технические вузы, не уступают по способностям и уровню подготовки школьникам, поступающим в подобные зарубежные вузы (Стенфорд, Гарвард, Империал колледж и проч.).
• В России должно быть достаточно интересных научных и технических задач, чтобы подготовленным специалистам было где реализоваться. Это касается не только российских студентов, но и зарубежных.

Взгляд в будущее

• Квантовые компьютеры с высокой долей вероятности не заменят обычные вычислители и будут предназначены для решения задач высокой сложности, которые недоступны классическим компьютерам или смогут дать значительно больший эффект. Возможно, появится корреляция между типом физической системы, на которой построен квантовый процессор, и типом решаемых на нем задач.
• Перенос искусственного интеллекта на квантовую основу может снять ограничения и риски, связанные с нехваткой вычислительных мощностей и высоким энергопотреблением.
• Высока вероятность того, что квантовые процессоры будут комбинироваться с классическими процессорами, суперкомпьютерами, процессорами на графических картах и т. д. Это необходимо учитывать при определении параметров продуктов.