Алексей Федоров: «Сейчас делают МРТ мозга, а можно будет делать МРТ каждой клетки»

О том, почему мы так много слышим о квантовых технологиях 

Что придало ускорение этой отрасли?

Во-первых, это крупные инвестиции со стороны стран-лидеров в области квантовых технологий. Это такие государства, как США, Китай, Великобритания, Россия, Сингапур, Австралия, Япония. Они объявили о своих стратегических 5-10-летних программах в области развития квантовых технологий.

Во-вторых, это крупные инвестиции со стороны частных компаний, IT-корпораций, таких как Google, IBM, Microsoft, Alibaba, Amazon и многих других. Во всех этих компаниях есть свои исследовательские центры, большие подразделения, которые занимаются квантовыми технологиями.

Наконец, с точки зрения географии эта сфера абсолютно глобальная. Северная Америка — это в основном технологии, связанные с квантовыми вычислениями. А Европа, Россия и Китай очень активно занимаются квантовыми коммуникациями.

О первых бизнес-кейсах

Компания ID Quantique занимается квантовыми коммуникациями. История такая: была научная группа в университете Женевы, которая в какой-то момент создала спин-офф под названием ID Quantique. И это была очень тесная многолетняя связь между университетом и стартапом. 

Затем стартап стал очень-очень быстро расти на фоне интереса к квантовым технологиям и произошла сделка — по моим данным, это $130 млн — с корейским телекоммуникационным оператором SK Telecom. Это одна из самых крупных на сегодняшний день сделок в области квантовых технологий. 

Это довольно показательная история. Деньги пошли на R&D, развитие бизнеса, развитие рынка, пилотный проект. Есть первые бизнес-применения. 

К тому же есть компания D-Wave, которая разрабатывает квантовый компьютер, но в научном сообществе идут дебаты про роль квантовых эффектов в этом устройстве. Однако к ним приходят такие гиганты, как Volkswagen, и платят им довольно крупные суммы для того, чтобы делать с ними совместные исследовательские проекты о том, как в будущем улучшить их технологии за счет квантовых компьютеров. 

О ситуации в России

Принята дорожная карта развития квантовых технологий. Это звучит немного бюрократически, но на самом деле это нечто большее, чем просто документ. Все сообщество в России достаточно сильно объединилось вокруг построения этого программного документа. И сформировалось видение: что в течение пяти лет будет происходить в области квантовых технологий. 

Эта область хорошо сегментируется. За каждый сегмент — квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры — была назначена ответственной отдельная государственная корпорация. 

О патентной войне

Страны, корпорации, университеты активно соревнуются между собой в плане технологий, пытаются представить самый лучший и самый мощный квантовый компьютер. Пытаются построить самую длинную цепь массовых коммуникаций. Так что гонка идет во всех возможных измерениях: с точки зрения привлечения самых лучших специалистов, построения самых лучших технологий. 

Есть компании, которые занимаются суперактивным патентованием и тем самым пробивают себе какую-то нишу в будущем рынке. Например, компания D-Wave Systems регистрирует десятки очень общих патентов в сфере квантовых технологий каждый год.

Или, например, интересный факт, что Китай недавно обогнал США по числу патентных заявок в области квантовых технологий. То есть война идет на всех рубежах, на всех горизонтах. 

О том, что делают корпорации с квантовыми компьютерами

Активно здесь работает компания IBM. Она дала облачный доступ к квантовому компьютеру на пяти кубитах. И каждый человек, зайдя на сайт IBM, может к нему обратиться — зарегистрироваться и попрограммировать на нем. 

Дети, которые приходят к нам летом на стажировку, хотят делать что-то интересное. Поэтому часто я им говорю: есть квантовый компьютер IBM, вы можете подсоединить к нему свой ноутбук и написать какую-то квантовую программу. И это их очень заряжает. Это то, чем IBM на самом деле завоевала очень хорошую репутацию. 

Второе их достижение в том, что они смогли сделать небольшой квантовый компьютер на 20 кубитов как законченное индустриальное решение. Он занимает пол комнаты, называется IBM Q System One и работает абсолютно автономно. Не нужен физик, который постоянно будет бегать рядом и что-то монтировать. С точки зрения кубитов это, конечно, не прорыв, но с точки зрения инженерной завершенности платформы это конечный продукт. 

Модель квантового компьютера от IBM на выставке CeBIT 2018. Источник: Shutterstock / flowgraph

Здесь же, на поле квантовых сражений, есть компания Intel, которая пытается использовать для построения квантовых компьютеров примерно ту же элементную базу, которая используется для построения классических компьютеров, — кремний. У них есть совместный проект с Делфтским техническим университетом в Нидерландах, но пока серьезных преимуществ это архитектура не демонстрирует и проект достаточно медленно развивается. Тем не менее, Intel продолжает воевать. 

IBM отдали свой квантовый компьютер в облачное пользование, потому что компания смотрит на то, что люди делают на квантовом компьютере, для чего они его используют: в образовательных целях, в научных, для чего-то еще.

То есть они дали открытую площадку, и у них есть огромное количество сведений о том, что люди на ней делают. Понятно, что за счет этого они смогут очень сильно и быстро оторваться от конкурентов, предлагая людям то, что им нужно. В этом смысле они абсолютные молодцы.

Еще есть компания Google, привлекающая наибольшее внимание с точки зрения венчурного инвестирования. Что они сделали, когда появились квантовые компьютеры? Они пришли в университет в Калифорнии, в Санта-Барбаре, и спросили: кто у вас занимается квантовыми вычислениями? Им указали на замечательного человека, которого зовут Джон Мартинес. Они пошли к нему и сказали: давай мы купим твою лабораторию. 

Они поняли, что квантовые компьютеры им нужны. И для того, чтобы быстро начать развивать их у себя, они перенесли лабораторию и воссоздали ее на кампусе Google. Джон Мартинес теперь является сотрудником компании Google, он демонстрирует замечательные научные результаты. Есть 20-кубитные и 72-кубитные компьютеры. 

О квантовой химии 

Все эти компьютеры на десятках кубитов, которые работают еще не идеально, принято называть «нисками» — noisy intermediate-scale quantum. Что полезного с их помощью можно делать? Можно моделировать простые химические соединения, например, для проектирования нового типа аккумуляторных батарей. 

Сегодня есть как минимум четыре проекта, в которых автомобильная индустрия взаимодействует с разработчиками квантовых компьютеров, решая задачи квантовой химии: Volkswagen Group и Google, Ford и NASA, Daimler и IBM, Nissan и РКЦ. 

О квантовых сенсорах

Квантовые сенсоры — это, наверное, та тема, которая не столь захайпована, как квантовые компьютеры и квантовые коммуникации, но очень многообещающая. Квантовые системы очень хрупкие и очень чувствительные. Их можно внедрять в биологические объекты и измерять температуру или поля в рамках отдельной клетки. 

И это уже было сделано. В 2015 году одна из исследовательских групп Гарвардского университета показала, как измерить температуру отдельной клетки.У них была гипотеза, которую они проверяли экспериментальным путем, что температура раковых клеток выше, чем температура здоровых. Тем самым они могли обнаруживать зараженные клетки и селективно их уничтожать, оставляя здоровые клетки нетронутыми. Это то, что могут совершить квантовые сенсоры. 

Расскажу еще одну байку. У нас работает девушка Оля, и однажды я встречаю ее очень хмурой. «Что произошло?», — спрашиваю я.

Она говорит: «Мне штраф выписали за неправильную парковку, а я припарковалась правильно. Просто разрешающей способности их устройств не хватает, чтобы понять: на границе я встала или за границей этой парковки. Я сейчас им письмо напишу, что у них неправильное навигационное устройство и они не могут точно измерить мое позиционирование». 

Действительно, наши устройства глобального позиционирования ограничены в точности. Потому что ограничено наше понимание того, насколько точными могут быть измерения. Но есть квантовые часы, построенные на отдельных атомах, и они могут измерять положение и время гораздо более точно. На основе квантовых часов можно создать гораздо более точное позиционирование. 

И, по-моему, Оля добавила в свое письмо в ГИБДД предложение в будущем использовать квантовый GPS для того, чтобу уж точно определять, припарковался ты правильно или нет. 

Фото на обложке: itechfamily.pixieset.com