«Поймать» свет. Как квантовые технологии преображают жизнь
5 Марта 2023
Фото: Юлия Боровикова («Вечерний Челябинск»)
В Челябинске запустят первую на Урале квантовую линию связи. Что это даст нашему региону, как скажется на экономике и жизни людей? Об этом шла речь на VI международной школе по квантовым технологиям.
-
Челябинские ученые говорят о создании квантового компьютера
-
На Днях науки в Челябинске презентовали прорывные проекты
«Квантовый» мегапроект
В прошлом году ЮУрГУ победил в престижном конкурсе и получил мегагрант от правительства РФ 90 млн рублей на проект «Инженерия состояний света для квантовых вычислений и сенсорики». Для его продвижения в вузе вместе с центром квантовых технологий МГУ создали научно-образовательный консорциум. На средства мегагранта в Челябинске уже создают уникальную экспериментальную лабораторию мирового уровня «Квантовая инженерия света». Возможно, эти исследования помогут приблизить создание квантового компьютера будущего.
Со стороны ЮУрГУ новую лабораторию курирует профессор кафедры физики наноразмерных систем, доктор физико-математических наук Сергей Подошведов. А возглавляет ее руководитель центра квантовых технологий МГУ, доктор физико-математических наук Сергей Кулик.
По его словам, сегодня квантовый компьютер — это только идея, но уже появляются первые прообразы. Он сможет работать на порядок быстрее традиционных компьютеров. Такая супер-ЭВМ будет обрабатывать информацию в разы быстрее существующих. Это уже подтверждено лабораторно, правда, пока на уровне микромира.
Как пояснил ученый, квантовые технологии — это прорывные исследования, результаты которых можно применить во многих областях: медицине и навигации, в том числе космической, транспорте, ядерной отрасли и геологоразведке. Они помогут построению логистических цепочек, базовых станций связи, созданию «индивидуальных» лекарств с заранее заданными свойствами. Квантовая симуляция также позволит моделировать «поведение» молекул, выстроить защиту компьютерных данных.
Ускорение вычислений выведет на новый уровень и фундаментальную науку, решение линейных уравнений. Главные направления квантовых технологий — это квантовые вычисления, связь и сенсорика, и по каждому из них создание квантового компьютера откроет почти фантастические возможности.
Фото Людмилы Ковалевой
Суперсвязь будущего
— Мы создали уникальную систему квантовой защиты информации, — делится профессор Сергей Кулик. —МГУ и ЮУрГУ вошли в консорциум квантовых технологий, на наши исследования выделен федеральный мегагрант. Смысл нашей «умной» криптографической системы — в шифровании передаваемой информации, в том числе по смартфону. Кванты света становятся как бы битами данных, причем «ключи» часто меняются, и взломать систему, построенную на законах природы, практически невозможно.
По словам ученых, пилотный проект уже запущен в МГУ. Эта система хорошо себя зарекомендовала, теперь ее планируют внедрить в ЮУрГУ, проложив первую на Урале квантовую оптоволоконную линию. Уже скоро подобную линию с квантовой защитой информации проложат от Москвы до Сочи. А в перспективе в России намерены построить и национальную квантовую сеть — и проводную, и спутниковую. Этот масштабный проект объединит разработки МГУ, ЮУрГУ, ИТМО и МИСИС.
— Международная школа по квантовым технологиям проводится уже в шестой раз, — говорит Сергей Кулик.— Раньше она проходила в Сочи, а сейчас ее площадкой стала Челябинская область. Она собрала 60 прошедших жесткий конкурсный отбор слушателей со многих регионов страны, более 15 лекторов из России, Белоруссии, Бразилии и Китая. К слову, ученый ЮУрГУ Сергей Подошведов открыл новый класс квантовых состояний, который поможет ускорить «кубитовые» вычисления.
Как добавил ученый, южноуральская экспериментальная лаборатория «Квантовая инженерия света» сейчас оснащается новейшим оборудованием, а в перспективе станет одной из главных научных «фишек» будущего межуниверситетского кампуса мирового уровня.
Фото Фото Евгения Загоскина (официальный сайт ЮУрГУ)
Защита от хакеров
На международной школе мы встретились с еще одним «квантовым» гуру, руководителем центра научных исследований и разработок московской компании «Инфотекс» Владимиром Елисеевым.
— Мы тесно сотрудничаем с разработчиками квантовых технологий МГУ. Кроме квантовой защиты информации разработали и систему обнаружения хакерских атак, — делится он. — Она строится на выявлении искусственным интеллектом аномалий. Ее уникальность в том, что эта система «засекает» даже завуалированные атаки, которые традиционными методами не обнаружишь. Наш детектор скрытых угроз сразу выявляет их. Также создали средства защиты индустриальных сетей промышленных предприятий. Шифрование идет с помощью так называемого криптомодуля – мизерной платы или микросхемы.
По словам Владимира Елисеева, программисты также запустили проект поддержки молодых ученых «Академия Инфотекс». В нее входят стажировочная и грантовая программы. Если для получения гранта РНФ или другого госфонда нужна коммерческая составляющая проекта, то в «академии» этого не требуют. Здесь считают, что нужно двигать фундаментальную науку, и в то же время помогают ученым запускать их ноу-хау «в тираж», доводят прототип до производственной стадии. Это они продемонстрировали на выставке, прошедшей в рамках «квантовой» школы.
— К примеру, в рамках гранта студенты Санкт-Петербургского университета аэрокосмического приборостроения построили стенд защиты индустриальных систем, — продолжает Владимир Елисеев. — Он надежно защищает от хакерских атак оборудование самого разного профиля. А студенты Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) создали симулятор квантового распределения ключей. Долетел ли микроскопический фотон «до места», обычными методами отследить невозможно. Но молодые исследователи нашли выход – построили лазерную «пушку», способную «выстреливать» световым пучком. «Умная» машина просчитывает процент прилета фотонов, вероятность попадания «в цель». На дисплее компьютера сразу виден результат. В этом году в ТУСУР запустим университетскую квантовую сеть, затем построим ее аналог в ЮУрГУ.
Фото Людмилы Ковалевой
Заглянуть «за горизонт»
Под занавес пресс-тура мы встретились с кандидатом физико-математических наук Мартином Бурешем. Он родом из Чехии, закончил университет им. Томаша Масарека в Брно. Начинал в Чешском техническом университете, а в последнее время работает старшим научным сотрудником в российском Объединенном институте ядерных исследований наукограда Дубна.
Мартин — вовсе не ученый сухарь, а «многостаночник» по жизни. Пробовал себя в сноуборде и карате, даже побеждал в международных соревнованиях, изучил 15 языков, прекрасно говорит по-русски. Сразу после южноуральского «квантового всеобуча» полетит в Москву, на форум знатоков искусственного языка эсперанто. Но главное для него все же наука, ученый мечтает «приложить руку» к созданию квантового компьютера. Когда в декабре прошлого года на форуме в Санкт-Петербурге профессор Сергей Кулик предложил ему поучаствовать в «квантовой» школе на Южном Урале, сразу согласился. И узнал для себя массу нового.
— В нашем институте ядерных исследований недавно построили коллайдер нового поколения «Ника», — говорит ученый. — Он способен разгонять до космических скоростей и сталкивать тяжелые ядра вещества, чтобы изучать материю на микроуровне. Я увлекся квантовыми вычислениями еще и потому, что они помогают соединить физическое и ментальное, фундаментальные законы науки с познанием мира, в котором мы живем. Когда будет создан квантовый компьютер, мы сможем вывести на совершенно новый уровень самые разные сферы. Квантовые технологии помогут преобразить нашу жизнь, «заглянуть за горизонт», в будущее.
В прошлом году ЮУрГУ победил в престижном конкурсе и получил мегагрант от правительства РФ 90 млн рублей на проект «Инженерия состояний света для квантовых вычислений и сенсорики». Для его продвижения в вузе вместе с центром квантовых технологий МГУ создали научно-образовательный консорциум. На средства мегагранта в Челябинске уже создают уникальную экспериментальную лабораторию мирового уровня «Квантовая инженерия света». Возможно, эти исследования помогут приблизить создание квантового компьютера будущего.
Со стороны ЮУрГУ новую лабораторию курирует профессор кафедры физики наноразмерных систем, доктор физико-математических наук Сергей Подошведов. А возглавляет ее руководитель центра квантовых технологий МГУ, доктор физико-математических наук Сергей Кулик. По его словам, сегодня квантовый компьютер — это только идея, но уже появляются первые прообразы. Он сможет работать на порядок быстрее традиционных компьютеров. Такая супер-ЭВМ будет обрабатывать информацию в разы быстрее существующих. Это уже подтверждено лабораторно, правда, пока на уровне микромира.
Как пояснил ученый, квантовые технологии — это прорывные исследования, результаты которых можно применить во многих областях: медицине и навигации, в том числе космической, транспорте, ядерной отрасли и геологоразведке. Они помогут построению логистических цепочек, базовых станций связи, созданию «индивидуальных» лекарств с заранее заданными свойствами. Квантовая симуляция также позволит моделировать «поведение» молекул, выстроить защиту компьютерных данных.
Ускорение вычислений выведет на новый уровень и фундаментальную науку, решение линейных уравнений. Главные направления квантовых технологий — это квантовые вычисления, связь и сенсорика, и по каждому из них создание квантового компьютера откроет почти фантастические возможности.
Фото Людмилы Ковалевой
Суперсвязь будущего
— Мы создали уникальную систему квантовой защиты информации, — делится профессор Сергей Кулик. —МГУ и ЮУрГУ вошли в консорциум квантовых технологий, на наши исследования выделен федеральный мегагрант. Смысл нашей «умной» криптографической системы — в шифровании передаваемой информации, в том числе по смартфону. Кванты света становятся как бы битами данных, причем «ключи» часто меняются, и взломать систему, построенную на законах природы, практически невозможно.
По словам ученых, пилотный проект уже запущен в МГУ. Эта система хорошо себя зарекомендовала, теперь ее планируют внедрить в ЮУрГУ, проложив первую на Урале квантовую оптоволоконную линию. Уже скоро подобную линию с квантовой защитой информации проложат от Москвы до Сочи. А в перспективе в России намерены построить и национальную квантовую сеть — и проводную, и спутниковую. Этот масштабный проект объединит разработки МГУ, ЮУрГУ, ИТМО и МИСИС.
— Международная школа по квантовым технологиям проводится уже в шестой раз, — говорит Сергей Кулик.— Раньше она проходила в Сочи, а сейчас ее площадкой стала Челябинская область. Она собрала 60 прошедших жесткий конкурсный отбор слушателей со многих регионов страны, более 15 лекторов из России, Белоруссии, Бразилии и Китая. К слову, ученый ЮУрГУ Сергей Подошведов открыл новый класс квантовых состояний, который поможет ускорить «кубитовые» вычисления.
Как добавил ученый, южноуральская экспериментальная лаборатория «Квантовая инженерия света» сейчас оснащается новейшим оборудованием, а в перспективе станет одной из главных научных «фишек» будущего межуниверситетского кампуса мирового уровня.
Фото Фото Евгения Загоскина (официальный сайт ЮУрГУ)
Защита от хакеров
На международной школе мы встретились с еще одним «квантовым» гуру, руководителем центра научных исследований и разработок московской компании «Инфотекс» Владимиром Елисеевым.— Мы тесно сотрудничаем с разработчиками квантовых технологий МГУ. Кроме квантовой защиты информации разработали и систему обнаружения хакерских атак, — делится он. — Она строится на выявлении искусственным интеллектом аномалий. Ее уникальность в том, что эта система «засекает» даже завуалированные атаки, которые традиционными методами не обнаружишь. Наш детектор скрытых угроз сразу выявляет их. Также создали средства защиты индустриальных сетей промышленных предприятий. Шифрование идет с помощью так называемого криптомодуля – мизерной платы или микросхемы.
По словам Владимира Елисеева, программисты также запустили проект поддержки молодых ученых «Академия Инфотекс». В нее входят стажировочная и грантовая программы. Если для получения гранта РНФ или другого госфонда нужна коммерческая составляющая проекта, то в «академии» этого не требуют. Здесь считают, что нужно двигать фундаментальную науку, и в то же время помогают ученым запускать их ноу-хау «в тираж», доводят прототип до производственной стадии. Это они продемонстрировали на выставке, прошедшей в рамках «квантовой» школы.
— К примеру, в рамках гранта студенты Санкт-Петербургского университета аэрокосмического приборостроения построили стенд защиты индустриальных систем, — продолжает Владимир Елисеев. — Он надежно защищает от хакерских атак оборудование самого разного профиля. А студенты Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) создали симулятор квантового распределения ключей. Долетел ли микроскопический фотон «до места», обычными методами отследить невозможно. Но молодые исследователи нашли выход – построили лазерную «пушку», способную «выстреливать» световым пучком. «Умная» машина просчитывает процент прилета фотонов, вероятность попадания «в цель». На дисплее компьютера сразу виден результат. В этом году в ТУСУР запустим университетскую квантовую сеть, затем построим ее аналог в ЮУрГУ.
Фото Людмилы Ковалевой
Заглянуть «за горизонт»
Под занавес пресс-тура мы встретились с кандидатом физико-математических наук Мартином Бурешем. Он родом из Чехии, закончил университет им. Томаша Масарека в Брно. Начинал в Чешском техническом университете, а в последнее время работает старшим научным сотрудником в российском Объединенном институте ядерных исследований наукограда Дубна.Мартин — вовсе не ученый сухарь, а «многостаночник» по жизни. Пробовал себя в сноуборде и карате, даже побеждал в международных соревнованиях, изучил 15 языков, прекрасно говорит по-русски. Сразу после южноуральского «квантового всеобуча» полетит в Москву, на форум знатоков искусственного языка эсперанто. Но главное для него все же наука, ученый мечтает «приложить руку» к созданию квантового компьютера. Когда в декабре прошлого года на форуме в Санкт-Петербурге профессор Сергей Кулик предложил ему поучаствовать в «квантовой» школе на Южном Урале, сразу согласился. И узнал для себя массу нового.
— В нашем институте ядерных исследований недавно построили коллайдер нового поколения «Ника», — говорит ученый. — Он способен разгонять до космических скоростей и сталкивать тяжелые ядра вещества, чтобы изучать материю на микроуровне. Я увлекся квантовыми вычислениями еще и потому, что они помогают соединить физическое и ментальное, фундаментальные законы науки с познанием мира, в котором мы живем. Когда будет создан квантовый компьютер, мы сможем вывести на совершенно новый уровень самые разные сферы. Квантовые технологии помогут преобразить нашу жизнь, «заглянуть за горизонт», в будущее.
Поделиться
