К 2030 году Россия планирует решить на квантовом компьютере первую действительно полезную задачу. Советник генерального директора «Росатома» Руслан Юнусов рассказал о том, почему в квантовой гонке важен не только софт, но и железо, и как России удержаться в числе стран-лидеров, производящих решения в области квантовых технологий.
В чем состоит практическая польза квантовых компьютеров?
Если говорить коротко, то сегодня квантовый компьютер — это ускорение и улучшение решений в специфических задачах оптимизации, моделирования и анализа данных, а также создание принципиально новых инструментов для наук о материалах, химии и ИИ.
Анализируя мировой опыт, мы видим, что индустрия уже не просто экспериментирует, а целенаправленно тестирует квантовые методы в областях, где может быть, а порой уже есть, прямой экономический или научный эффект.
В фармацевтике квантовые алгоритмы помогают в разы ускорить поиск и дизайн новых молекул для лекарств. Например, в Канаде уже нашли два перспективных препарата против рака — это вполне осязаемая польза. В инженерном моделировании такие гиганты, как Boeing или BMW, используют квантовые алгоритмы для расчёта аэродинамики. Почему? Потому что это позволяет эффективнее решать колоссальные системы уравнений. Даже в коммерческие пакеты вроде Ansys уже интегрируют квантовые модули, обещающие прирост производительности. В финансах мы видим оптимизацию инвестиционных портфелей.
А что в России? Мы тоже идем от модельных задач к реальным. И здесь польза уже просматривается. Созданные в нашей стране квантовые процессоры как испытательные стенды. Мы на них учимся, как переформулировать производственную задачу на язык квантовых алгоритмов. Недавнее важное достижение — мы впервые в мире решили на отечественном квантовом компьютере задачу теплопереноса для проекта «Прорыв». Ранее для этих целей использовались только квантовые эмуляторы.
Что нужно делать бизнесу уже сейчас, чтобы в будущем использовать квантовые вычисления себе на пользу?
Несмотря на то, что квантовый компьютер пока ещё не показал преимущество на полезной задаче и не может заменить обычный компьютер ни в России, ни за рубежом. Однако, чтобы быть готовым к моменту, когда мощность «железа» станет достаточной, нужно уже сегодня заниматься алгоритмами, софтом и, главное, кастомизацией своих бизнес-задач под квантовые архитектуры, переводить их на язык квантового компьютера.
Это не так-то просто сделать. Использование универсальных алгоритмов «в лоб» обходится дорого. Слишком много операций получается, а у нас компьютеры пока не настолько совершенные. Поэтому лучше настроить алгоритм под конкретную задачу и под конкретное «железо». Прямо сейчас любым индустриальным компаниям, которые планируют в дальнейшем использовать квантовый компьютер, нужно заниматься кастомизацией своих задач.
Также можно начинать работать с квантово-вдохновленными алгоритмами — это классические алгоритмы, построенные с пониманием принципов квантовой физики и квантовых технологий. Такой подход уже сейчас помогает улучшать работу классических алгоритмов. Они уже показывают лучшие результаты в задачах оптимизации, логистики
На сегодня уже ведутся пилотные квантовые проекты «Росатома». Думаю, на горизонте 2030 года будет опробовано достаточное количество таких задач, и по ним будут получены конкретные коммерческие результаты.
Бизнесу, который хочет начать использовать квантовые решения в своей работе, я советую не ждать, а обращаться в профильные организации, например, в «Росатом». Начать стоит с общения с людьми, которые занимаются разработкой технологий и алгоритмов, сформулированных на квантовом языке программирования.
Если заказать консалтинг, то специалисты помогут выявить в бизнес-процессах те задачи, которые в будущем смогут быть решены квантовыми компьютерами лучше, чем классическими компьютерами. Может быть, в ходе такого общения найдутся задачи, которые и вовсе невозможно было решить ранее. Затем можно запускать пилотные проекты на упрощенных моделях. В этом случае, когда «железо» станет достаточно мощным, будет гораздо проще начать внедрение и получить экономический эффект.
Во всём мире сейчас предпринимаются попытки определить задачи, в решении которых квантовые вычисления принесут большую пользу, чем классические. Но уже сейчас бизнес может заказать консалтинг, а в дальнейшем создать внутри компании подразделение, нанять туда новых людей или переобучить имеющихся, создать кадры с квантовыми компетенциями. С другой стороны, важно убеждать руководителей бизнеса, что им это нужно, что это перспективное направление.
Сегодня Россия находится в числе стран-лидеров разработчиков квантовых компьютеров. Но каковы шансы, что в итоге российский рынок заполонят дешевые, например, китайские квантовые компьютеры?
Если мы посмотрим, что происходит в сфере «классического» IT, то мы видим, что там развиваются два больших направления: «железо» и софт. В свое время в СССР инженеры занимались и тем, и другим. Если не ошибаюсь, в области суперкомпьютеров в 60-е годы прошлого века отставание от США составляло 3−4 года. Но потом, так получилось, что было решено пойти по пути повторения западной архитектуры и на этом пути мы проиграли.
Сейчас мы очень сильно отстаем по «железу», и попытки возродить индустрию микроэлектроники очень тяжело даются. Объективно, это сложно сделать. Инвестиции за все годы в микроэлектронику составили триллионы долларов. Это самая сложная технология, которая есть у человечества. Но это не значит, что в России микроэлектронику не надо развивать. Технологический суверенитет нужно обеспечить.
С точки зрения софта у нас все неплохо, у нас очень мощное IT-сообщество. Наряду с Китаем и США существует очень узкий круг стран, у которых есть основные софтверные решения, такие как национальный поисковик.
Переходя к квантовым технологиям, барьер входа в область квантовых алгоритмов и софта низкий, мы можем развивать эту сферу и это обязательно надо делать. В области «железа» конкурировать с мировыми лидерами сложно, так как многие платформы квантовых вычислений требуют продвинутой микроэлектроники. Однако ионные и атомные платформы, например, менее требовательны к нанопроизводству. Развивать свое производство необходимо из соображений технологического суверенитета.
Уже сейчас США вводят ограничения на экспорт квантовых компьютеров мощнее 35 кубитов. Чем дальше будут технологии развиваться, тем больше ограничений будет. Квантовые технологии — это однозначно та технология, которая должна развиваться внутри страны, чтобы иметь технологический суверенитет. Без собственной технологической базы мы можем оказаться в зависимости.
По мере того, как индустрия будет развиваться дальше, самые мощные системы нельзя будет купить. Как сейчас самые мощные ускорители для ЦОДов ограничены в поставках. «Бытовые» можем, но у нас в стране задачи стоят глобальные, а значит, нам нужны передовые решения. Соответственно, свои технологии мы должны иметь обязательно. Даже если себестоимость у нас будет сильно выше, чем у иностранных решений.
Так же как и с микроэлектроникой, в России маленький рынок продаж. Поэтому и стоимость чипов получается не конкурентно высокой. Та же ситуация и с квантами. Себестоимость российских решений может быть выше, чем у китайских. Но решением может стать выход на международные рынки, например, на рынок Африки, где нет своих квантовых компьютеров. Впрочем, даже если на международном уровне продвижение будет идти медленно, свое производство нам все равно нужно. Квантовые технологии — это точно часть технологического суверенитета.
Первая часть интервью с Русланом Юнусовым доступна здесь.
