Квантовые компьютеры появятся в России

В России будет создан Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий. Это — один из проектов, которые поддерживает отечественный фонд "Сколково". Недавно несколько знаменитых ученых-физиков встретились с представителями фонда и российских властей для того, что бы обсудить условия функционирования данного центра.

21 января 2010 года всемирно известные ученые-физики Вольфганга Кеттерле Джона Дойла, Томмасо Каларко, Михаила Лукина и Евгения Демлера встретились с главой кремлевской администрации, членом попечительского совета фонда "Сколково" Владиславом Сурковым и президентом этого фонда Виктором Вексельбергом. Ученые обсудили с ними необходимые условия функционирования Международного центра квантовой оптики и квантовых технологий.

Интересно, что в вышеупомянутой группе исследователей имеется один нобелевский лауреат (Вольфганг Кеттерле), а также обладатели множественных международных премий в области молекулярной, оптической физики, физики конденсированных состояний. Вообще, даже руководителям фонда "Сколково", которые общались с многими выдающимися представителями мировой науки, не часто приходится принимать у себя столько знаменитостей сразу. Послужной список всех участников группы весьма и весьма впечатляет.

Остальные ученые также весьма известны в мире фундаментальной науки. Джон Дойл, например, работая в Гарвардском университете, руководит группой ученых, которая одна из первых стала проводить исследования в области "ультрахолодных атомов". Томмасо Каларко известен как один из ведущих специалистов в области разработки квантовых компьютеров. Михаил Лукин — один из ведущих в мире специалистов по квантовой оптике, широко известен своим нашумевшим опытом о торможении импульсов медленного света, который был поставлен совместно с коллегами из Германии, Сюзанна Елин и Майк Фляйшхауэр в 2001 году. Самый молодой из групрпы, Евгений Демлер (который, кстати, является одним из самых молодых профессоров Гарварда, так как получил это звание в 27 лет), уже весьма известен в мире теоретической физики своими новаторскими исследованиями ультрахолодных газов и квантовых компьютерных технологий.

Данная команда представляет проект Международного квантового центра, ведет прорывные научные разработки, способные в будущем привести к коренным изменениям на мировом рынке инновационных технологий. Предполагается, что центр будет заниматься фундаментально новыми направлениями, использующими полный контроль над сложными квантовыми системами.

Также, одно из предполагаемых направлений центра квантовая информатика — новое направление науки и технологии, изучающие системы по измерению, переработке и передачи информации используя квантовые системы. В течение пять-десять лет на базе центра может быть предложено решение по созданию абсолютно безопасных и недоступных для взлома сетей передачи данных (вплоть до нескольких сотен километров), представлены субмикронные оптические транзисторы и высокочастотная оптическая электроника, существенно превосходящая уровень современной электроники. В результате работы квантового центра возможна реализация новых систем для сверхчувствительной томографии головного мозга, разработка компактных и точных часов для систем навигации.

По словам Евгения Демлера, за последние 50 лет компоненты компьютеров уменьшались вдвое каждые полтора года. Но с уменьшением размера компьютерных компонентов они все больше приближаются к атомным размерам. И тогда квантовая механика накладывает фундаментальный предел, за которым развивать традиционные технологии уже невозможно. "Нам, ученым, необходимо активно использовать квантовую механику, чтобы изменить сами квантовые свойства физического мира. Наша цель — создать приборы и устройства, использующие законы квантовой механики на принципиально новом уровне. Квантовые компьютеры смогут решать фундаментальные открытые проблемы в физике и других науках. Например, квантовые компьютеры можно использовать для решения задачи высокотемпературной сверхпроводимости",- говорит профессор Демлер.

В чем же принципиальное отличие квантовых компьютеров от традиционных? Обычные компьютеры считают в двоичной системе счисления и оперируют только нулями и единицами, которые называются битами. Но квантовые компьютеры гораздо мощнее. Они могут оперировать кубитами, или квантовыми битами, которые могут принимать и промежуточные между 0 и 1 значения. А это повышает скорость и качество обработки информации на несколько порядков.

Правда, пока еще квантовые компьютеры не вышли из "младенческого возраста". Максимум, что удалось пока посчитать этой вычислительной машинке, — пример вроде того, что 3×5 = 15. Едва ли можно считать это серьезной заявкой на вытеснение сегодняшних суперкомпьютеров. Кроме того, У них есть еще один серьезный недостаток: необходимость поддерживать когерентность (то есть согласованное движение и совпадение испускаемых волн) большого количества атомов. Решение этой проблемы привело бы к громадному рывку вперед в области квантовой информатики.

Тем не менее, многие ученые уверены, что решение данной проблемы уже не за горами. И тогда квантовые компьютеры, возможно, полностью заменят на наших столах привычные цифровые. Более того, однажды может оказаться, что от этих компьютеров зависит будущее мировой экономики, поэтому данные технологии представляют громадный коммерческий интерес. И если впервые подобные ЭВМ будут созданы именно в нашей стране — от этого выиграет не только отечественная наука, но и каждый россиянин.

Международный центр квантовой оптики необходимо создать еще и потому, что, по словам г-на Демлера, в нашей стране: ""Есть отдельно взятые группы ученых или институты, которые работают в каких-то своих направлениях и где-то очень неплохо это делают. Но некоего по-настоящему крупного института, который бы непосредственно занимался проблемами в области физики, на сегодняшний день в России нет. Поэтому возникла необходимость создать центр, который бы смог позволить стимулировать развитие уже существующих и работающих направлений, но предложив необходимые для этого условия".

Следует напомнить, что проект Международного центра квантовой оптики и квартовых технологий был назван в числе первых 16-ти участников "Сколково".

Предполагается, что он будет создан по аналогии с просуществовавшим более 130 лет центром Bell Labs, изобретениями которого наряду с прочими стали транзистор и лазер. То есть, его сотрудники будут заниматься не только теоретической физикой, но также и практическими разработками.

Итак, на встрече ученых с представителями российской власти и фонда "Сколково" были затронуты такие вопросы, как условия функционирования Международного центра квантовой оптики и квантовых технологий, планы и концепция его работы, формирование научного совета, а также вопросы привлечения иностранных и российских ученых для работы в проекте. В результате стало ясно, что подобный центр в России будет. Правда о конкретных сроках начала его формирования пока не сообщается. Модератором центра, который будет постоянно присутствовать в нашей стране, согласился стать Томассо Каларко. Остальные ученые, в том числе и Вольфганг Кеттерле, подтвердили свое желание сотрудничать со "Сколково".

Антон Евсеев