Современная наука стоит на пороге грандиозных перемен: мир готовится к началу второй квантовой революции, где ученые учатся не просто понимать свойства квантовых частиц, а управлять ими напрямую. Перспективы развития квантового интернета, новые образовательные инициативы и достижения в сфере сверхпроводимости стали ключевыми темами на юбилейном Х форуме «Наука будущего – наука молодых», который состоялся в Саратовском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского. Среди участников форума — ведущие специалисты, такие как Сергей Салихов из МИСИС, Алексей Устинов и лауреат престижной премии Илья Семериков.
Истоки и эволюция квантовых технологий
Открывая специализированную сессию форума, Сергей Салихов, первый проректор МИСИС и председатель программного комитета, напомнил гостям о том, что истоки первой квантовой революции уходят в конец XIX века. Именно тогда, благодаря гипотезе Макса Планка о квантовании энергии, открылись горизонты для фундаментальных исследований природы материи. В XX веке это привело к созданию технологических основ, на которых базируется современная электроника, атомная энергетика и лазерные системы. Применение коллективных свойств больших ансамблей квантовых частиц тогда изменило облик нашей цивилизации.
Сегодня ученые всего мира наблюдают уникальный момент: теперь открывается возможность влиять на отдельные кванты напрямую. Это, по мнению Сергея Салихова, открывает двери для создания новых вычислительных систем, где количество обрабатываемой информации принципиально превосходит возможности классических компьютеров.
Успехи в создании квантовых вычислителей
Важным событием последних лет стало вручение национальной премии «Вызов» Илье Семерикову. Он удостоился этой высокой награды за создание 50-кубитного квантового процессора, подтвердив успехи отечественной науки в мире, испытывающем бурный рост интереса к квантовым вычислениям. Новейшие квантовые вычислители, по словам Сергея Салихова, открывают перспективы для разработки технологий завтрашнего дня и способны существенно повлиять на все сферы человеческой жизни — от безопасности персональных данных до медицинских исследований.
Квантовые компьютеры обещают не только ускорить вычисления в сотни и тысячи раз, но и обеспечить беспрецедентно высокий уровень защиты информации. Это особенно важно на фоне современных вызовов, когда объем передаваемых и хранимых данных лишь увеличивается с каждым годом.
Квантовый интернет: принципы и перспективы
Алексей Устинов, руководитель лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий МИСИС, в своем выступлении на форуме сделал акцент на неизбежности развития квантового интернета. Он объяснил уникальность грядущих изменений: при объединении нескольких квантовых компьютеров традиционными методами их вычислительная мощность лишь складывается. Однако при использовании квантовой связи происходит качественный скачок — мощности таких компьютеров перемножаются, что дает возможность решать задачи космической сложности за невиданные ранее сроки.
Сегодня ученые уже умеют передавать данные между сверхпроводниковыми модулями с помощью микроволновых фотонов, соединяя их коаксиальными кабелями при экстремально низких температурах. Тем не менее, подобные решения работоспособны исключительно в пределах одного криостата — когда все модули находятся физически рядом.
Основные вызовы на пути развития квантовых сетей
Для выхода на новый уровень требуется объединение квантовых машин, находящихся в разных городах, а то и странах. Здесь становится необходимым использование оптической квантовой связи. Алексей Устинов отметил, что основная технологическая сложность заключается в необходимости преобразования квантовой информации из микроволнового диапазона (в котором работают большинство современных квантовых процессоров) в оптический — только так возможна передача данных на большие расстояния с минимальными потерями.
Несмотря на значительный прогресс исследований, сегодня преобразование сигналов между микроволновым и оптическим диапазонами сопровождается значительными потерями. Пока что качество такого обмена данными оставляет желать лучшего, но российские и мировые лаборатории продолжают активно искать решения, экспериментируя с новыми материалами и схемами передачи данных.
Развитие образовательных программ и кадрового потенциала
Форум в Саратове еще раз продемонстрировал, насколько важно готовить новую генерацию исследователей, способных работать с передовыми квантовыми системами. Образовательные инициативы при участии университетов МИСИС и Саратовского государственного университета обеспечивают прочную платформу для подготовки инженеров и ученых, которым предстоит реализовывать амбициозные задачи второй квантовой революции.
Академическая среда становится местом притяжения юных талантов, а опыт таких признанных экспертов как Сергей Салихов, Алексей Устинов и Илья Семериков, служит ориентиром для всех, кто видит свое будущее в квантовой науке. Новые мастер-классы, исследовательские проекты и конференции дают студентам уникальную возможность не только получить знания, но и применить их на практике, в том числе — занимаясь разработкой иностранных и отечественных квантовых алгоритмов, созданием прототипов устройств и инновационных технологий обмена данными.
Оптимизм и амбиции на пути к квантовому будущему
Подводя итоги форума, участники единодушно отметили огромные перспективы, которые открывают квантовые исследования. В ближайшие пять-десять лет, по словам Алексея Устинова, стоит ожидать создания работоспособных технологий для преобразования квантовых сигналов между микроволновым и оптическим диапазонами. Трудности лишь подчеркивают масштаб возможностей: интеграция квантовых компьютеров, развитие образовательной среды, международное сотрудничество ведут к появлению по-настоящему прорывных решений.
Российская научная школа, объединяя усилия лучших специалистов МИСИС и Саратовского университета, занимает уверенные позиции в гонке за квантовым прорывом. Оптимизм организаторов форума и экспертов подкреплен верой в подрастающее поколение молодых ученых, которые уже сегодня ведут работы, определяющие научный облик завтрашнего дня.
Источник: scientificrussia.ru
