Ruslan Yunusov, algemeen directeur van het Russian Quantum Center, sprak over wat de nieuwe technologie de mensheid zal geven
De mensheid nadert een nieuwe technologische mijlpaal die de wereld net zo ingrijpend zal veranderen als het temmen van vuur, het opnieuw uitvinden van het wiel of het ontdekken van elektriciteit. De laatste keer dat een soortgelijke Rubicon voor onze generatie werd gepasseerd en werd geassocieerd met de komst van computers. Volgens wetenschappers bevinden we ons nu op een afstand van enkele jaren van de volgende revolutie - de opkomst van een kwantumcomputer. En dat zijn niet alleen mooie woorden: de Europese Unie kondigde aan 1 miljard euro te investeren in het Quantum Flagship-programma. Ter vergelijking: dit is een kwart van de kosten van de Large Hadron Collider - de grootste wetenschappelijke installatie die ooit in de geschiedenis van de beschaving is gemaakt.
Onze plaats in de nieuwe wereld hangt er grotendeels van af of Rusland toetreedt tot het aantal landen-winnaars van de kwantumrace of de volgende technologische sprong mist. Aan de zijlijn staan zou bijzonder beledigend zijn, omdat ruwweg twee derde van 's werelds toonaangevende hoogleraren in de kwantumfysica een Russische achternaam heeft, hoewel ze vaak aan verschillende universiteiten in de wereld werken. Om dit potentieel van ons te benutten, verzamelde het Russian Quantum Center de knapste koppen op een conferentie in Londen.
Ik sprak met de algemeen directeur van het Russische Quantum Center, kandidaat voor fysische en wiskundige wetenschappen Ruslan Yunusov, over waarom de mensen kwantumtechnologieën nodig hebben.
Ruslan, beantwoord eerst de naïeve vraag: waarom hebben we überhaupt kwantumcomputers nodig? Wat past de huidige niet bij jou? Volgens de wet van Moore, en dus elke twee jaar, verdubbelt de kracht van elektronische apparaten, dus waarom zouden we geen nieuwe problemen oplossen door de rekencapaciteit van klassieke computers te vergroten?
- In het begin was de wet van Moore anders geformuleerd: het aantal transistors verdubbelt elke 1,5 jaar. Maar nu vertraagt de vooruitgang en vindt er elke twee jaar een verdubbeling plaats. Laten we nu eens kijken naar andere parameters, bijvoorbeeld de kloksnelheid, die de snelheid van de computer bepaalt. Hier hebben we al 10 jaar geleden het plafond bereikt. Weet je nog, 30 jaar geleden hadden goede apparaten een frequentie van 1 megahertz, 20 jaar later bereikten we 1 gigahertz, dat wil zeggen dat de processor 1000 keer sneller begon te werken. En toen bereikten ze 3 gigaHertz en begon de stagnatie. Omdat we tot de fysieke grenzen kwamen. Zelfs puur theoretisch kunnen we de klokfrequentie niet boven de 10 gigahertz verhogen. Hier is een voorbeeld voor u wanneer technologie tegen fysieke grenzen aanloopt. Als je verder kijkt, dan lopen we letterlijk over vijf jaar tegen een andere barrière aan. U zei dat volgens de nieuwe versie van de wet van Moore het aantal transistors in microschakelingen zou moeten verdubbelen. En binnenkort komen we tot het feit dat een enkele transistor uit atomen moet bestaan. En dit is al onmogelijk.
Wat moeten we doen?
- Een van de oplossingen is gewoon kwantumcomputers. Hiermee kunt u snel enkele problemen oplossen die over het algemeen niet toegankelijk zijn voor een klassieke computer. De eenvoudigste toepassing is om codes te breken, geheime berichten te decoderen. Waar een klassieke computer miljarden jaren over doet, een kwantumcomputer met een capaciteit van 1000 qubits (een qubit is een informatie-element in een kwantumcomputer, zoals een bit in een klassieke computer - auteur) doet het in minuten. Een andere toepassing van een kwantumcomputer is het zoeken naar gegevens in grote databases. Nu worden enorme hoeveelheden gegevens eenvoudigweg opgeslagen zonder verwerking, in de hoop dat er ooit een grote rekenkracht zal zijn die deze gegevens kan analyseren. Quantumcomputers kunnen het.
Promotie video:
Hoe groot is de kans dat de eerste kwantumcomputer Russisch zal zijn?
- Minimaal, omdat een kwantumcomputer niet binnen 1 dag verschijnt. Dezelfde reeks stappen: eerst moet je één qubit maken, dan 2, 10, 30 … Al met 300 qubits kun je een reeks problemen oplossen die buiten de kracht van supercomputers vallen. Nu verwachten we dat in de komende 3 jaar universele computers van 50 qubit zullen verschijnen. Hoogstwaarschijnlijk zal dit gebeuren in de Verenigde Staten of Europa met deelname van Amerikaanse bedrijven. Ter vergelijking: in Rusland is een project gestart om een computer met 2 qubits te maken. Dat wil zeggen, we lopen achter op de leidende spelers, maar toch betreden we de cirkel van landen die deze technologieën ontwikkelen. Tot dusverre is ons investeringsniveau onvergelijkbaar. Alleen Google investeert $ 100 miljoen in kwantumontwikkeling, en we hebben een consortium dat zich bezighoudt met twee qubits in totaal en veel minder heeft. Maar hier, zoals bij een marathon: het is niet alleen belangrijk om te winnen,maar ren gewoon. Want als je tenminste in de tweede golf bent geëindigd, krijg je marktaandeel. Tegenwoordig is het een passende taak voor Rusland om deel uit te maken van de groep leiders.
Kunt u de omvang van de markt schatten? Hoe groot is de jackpot waar de deelnemers aan de kwantumrace voor strijden?
- Cijfers geven is volkomen ondankbaar, maar op de een of andere manier schatten we dat de markt voor halfgeleiders en lasers ongeveer $ 3 biljoen per jaar bedraagt. Er zijn verwachtingen dat de nieuwe markt er niet minder zal zijn. Als kwantumtechnologieën echt elk huis binnendringen, wordt de markt absoluut gigantisch.
En wat kunnen ze naar elk huis brengen? Wat heb je aan een gewoon mens als een kwantumcomputer lastige wetenschappelijke problemen oplost?
- Een gewoon persoon zal bijvoorbeeld bankpassen leuk vinden waarvan het onmogelijk is om geld te stelen. Deze absolute bescherming wordt geboden door kwantumcryptografie. Overigens kan dergelijke beveiligde communicatie al in het Westen worden gekocht en we zijn van plan deze apparaten tegen het einde van het jaar te hebben. Quantumcomputers en kwantumsimulatoren kunnen het mogelijk maken om materialen met nieuwe eigenschappen te vinden. Vandaag weegt de auto 2 ton en weegt hij … 20 kilogram. Je kunt het met de hand oppakken en ergens op de plank zetten. Vanuit natuurkundig oogpunt zijn er hier geen verboden, maar conventionele computertechnologieën laten ons niet toe om dergelijke oplossingen te vinden. En een kwantumcomputer is in staat materiaal met deze eigenschappen te simuleren. Of supergeleiding bij kamertemperatuur. Ze vechten al tientallen jaren om dit probleem, maar kunnen het niet oplossen. En dit zal ons leven volledig veranderen:we zullen vergeten wat energieverliezen zijn. We zullen in staat zijn om krachtige magnetische velden te creëren die vliegende auto's en magnetische zweeftreinen kunnen vasthouden. Ze reizen met de snelheid van een vliegtuig en zijn erg goedkoop.
U heeft het over samenwerking met westerse partners. Wat kunnen we ze bieden? We hebben niet veel geld. Er zijn sterke wetenschappers, maar velen van hen werken tegenwoordig aan westerse universiteiten …
- Vreemd genoeg hebben we veel wetenschappers die zich met succes in het Westen hebben gerealiseerd, maar zijn teruggekeerd en laboratoria hebben gelanceerd in Rusland. Het is voor ons erg nuttig om dergelijke projecten te ondersteunen. Zo ontstaan in ons land scholen met wereldervaring.
Yaroslav KOROBATOV
