«Росатом» планирует создать квантовый вычислитель на 300 кубитов

На январской отраслевой конференции по квантовым вычислениям ученые и руководство «Росатома» наметили будущее проекта: сформулировать задачи квантового прорыва, организовать подготовку специалистов и стимулировать применение квантовых технологий для решения практических задач.

Что успели за 10 лет

В области квантовых технологий пока с приличным отрывом лидируют США, их догоняет КНР. Что неудивительно: они и начали раньше, и денег вложили гораздо больше других стран. Но Россия все ближе. Как отметили в выступлениях директор по квантовым технологиям «Росатома» Екатерина Солнцева и научный руководитель дорожной карты «Квантовые вычисления» Николай Колачевский, мы показываем самый впечатляющий прогресс среди включившихся в квантовую гонку позже лидеров — и это несмотря на то, что наша страна на 11‑м месте в мире по финансированию госпрограмм в квантовых вычислениях.

Первый проект создания квантового процессора (кстати, с участием «Росатома») стартовал в России 10 лет назад. Постепенно в работу включились научные команды, государство, частные структуры. В 2019 году под эгидой «Росатома» ученые подготовили дорожную карту квантовых вычислений. В 2020‑м она была утверждена. По соглашению с правительством «Росатом» стал ответственным за развитие квантовых вычислений.

В 2024 году задачи первой дорожной карты были выполнены. Ученые показали прототипы квантовых процессоров на четырех физических основах: ионах, атомах, сверхпроводниках и фотонах.

Заглянуть в 2045‑й

Теперь участники квантового проекта двигаются по новой дорожной карте, до 2030 года. Ее ключевые пункты — создать квантовый вычислитель объемом 300 кубитов и увеличить достоверность операций, продолжить развитие программного обеспечения (разработать 54 алгоритма в дополнение к 34, реализованным на первом этапе проекта), активно применять квантовые процессоры, в том числе с использованием облачного доступа, в практических задачах атомной и других индустрий. И наконец, развитие квантового образования и кадровое обеспечение.

В 2025 году команды ученых добились немалых успехов. На ионах иттербия создан 70‑кубитный процессор. На ионах кальция и холодных атомах — 72‑кубитные. 16 кубитов в сверхпроводниковом процессоре на основе флаксониумов (особый тип сверхпроводящих кубитов), 35 — на фотонах. Разработаны 43 алгоритма, некоторые уже решают задачи атомной отрасли.

«Настало время переосмыслить масштаб квантового измерения, вывести его на более высокий, приоритетный уровень. Нужен проект «Квантовый прорыв»», — констатировал гендиректор «Росатома» Алексей Лихачев. Проект не заменит, а дополнит дорожную карту. «Сегодня мы с учеными начали говорить о более точном десятилетнем планировании с выходом уже на длительный горизонт целеполагания, чтобы мы понимали, к чему идем не только в 2035‑м, но и в 2040–2045 годах», — сообщил Алексей Лихачев.

Идею поддержал старший научный сотрудник Физического института им. Лебедева РАН Илья Семериков: «Дорожная карта создала среду, и это очень хорошо. Теперь из этой среды надо выдвинуть острие атаки, которое будет нацелено на конкретный технологический результат. Нечестно было бы сказать: дайте нам деньги и время, и мы достигнем квантового превосходства. Но мы можем, выбрав направление, проанализировав опыт лидеров и обойдя их ошибки, не отстать в ключевой технологии. Нужно объединить усилия и сделать длительный, дополняющий дорожную карту проект».

Один участник конференции предложил объединить искусственный интеллект с квантовой основой. Это может снять энергетические, вычислительные и другие ограничения. Страна, обладающая такой технологией, получит большое преимущество.

«Хочется движухи»

В обсуждении не раз проскальзывала мысль, что пока от квантового проекта нет отдачи. Илья Семериков считает, что отдача есть — правда, не в вычислениях, а в подготовке ученых экстра-класса: «Квантовые компьютеры — одна из самых физически и технически сложных вещей в мире. Выращивая людей на этом фронтире, мы выращиваем технологическую элиту, и это тоже важный результат квантового проекта».

В России, как и во всем мире, квантовые технологии только начали внедрять. Круг их задач еще невелик. Тем не менее сегодня семь организаций российской атомной отрасли решают тестовые задачи с применением квантовых вычислений: 7 — в области оптимизации производственных процессов, 12 — в области моделирования, 4 — интеллектуального анализа данных. Это, например, моделирование затвердевания расплавов, теплопереноса и теплопередачи, термодинамики химических реакций, процессов в гидрогазодинамике и магнитной гидродинамике, белках и лигандах; оптимизация производственных планов с учетом технологических маршрутов, графиков проектирования, строительства, производства, хранения и поставки продукции.

В целом в мире растет уверенность, что за 5–10 лет квантовое преимущество будет достигнуто и использование квантовых процессоров встанет на поток.

Расширяется международная кооперация. Десяток стран выразили интерес к сотрудничеству с Россией в области квантовых вычислений. Обсуждается открытие квантового университета с международным участием.

Министр цифрового развития, связи и массовых коммуникаций России Максут Шадаев обещал системно поддерживать подготовку по новой специальности «квантовый инженер». Сколько — вопрос для обсуждения. Также он предложил меры стимулирования: Минцифры возьмет на себя 80–90 % расходов на внедрение квантовых решений в реальный бизнес при условии софинансирования от заказчиков. Это поможет вовлечь компании, сформировать технологическое сообщество. «Хочется движухи, чтобы максимум компаний пользовались облачными сервисами. И надо эту движуху создавать, вовлекать крупные компании, воспитывать заказчика, — призывал Максут Шадаев. — Герман Греф (президент и председатель правления Сбербанка. — «СР»), который чувствует технологические волны, говорит, что квантовые вычисления сейчас самое главное. Технологический визионер видит за этой технологией большое будущее».