Мир стоит на пороге второй квантовой революции: возможности управлять отдельными квантами. Об образовании в области квантовых технологий, сверхпроводимости, квантовом интернете говорили 25 сентября на Х форуме «Наука будущего – наука молодых», проходящем в Саратовском государственном университете им. Н.Г Чернышевского.
Во вступлении к сессии председатель программного комитета форума, первый проректор университета МИСИС Сергей Салихов напомнил, что первая квантовая революция началась 125 лет назад, с того времени, когда Макс Планк сформулировал гипотезу о квантовании энергии для объяснения спектра абсолютно черного тела. Первая квантовая революция оперировала свойствами большого ансамбля квантовых частиц: в результате в первой половине ХХ в. исследования привели к созданию крупнейших технологий, таких как атомная энергетика, транзисторы, лежащие в основе современной электроники, и лазеры.
«Последние несколько лет мы стоим на пороге второй квантовой революции: учимся управлять отдельными квантами, говорим о квантовых вычислителях на индивидуальных частицах. Когда мы говорим об ансамблях таких частиц, мы называем понятные порядки чисел, например, 50 или 200. В позапрошлом году национальная премия “Вызов” была присуждена Илье Семерикову за создание 50-кубитного квантового компьютера», ― отметил Сергей Салихов.
Выступая с докладом, заведующий лабораторией сверхпроводниковых квантовых технологий университета МИСИС Алексей Устинов отметил необходимость развития технологий квантового интернета. В том числе, такая технология потребуется для эффективного объединения квантовых компьютеров с целью увеличения их мощности. «Если мы захотим увеличить мощность отдельного квантового компьютера, то захотим соединить его в сеть. Если мы сделаем это при помощи обычного интернета, то мощности компьютеров просто складываются. <…> Если же мы научимся обмениваться данными между компьютерами при помощи квантовой связи, то есть при использовании, фактически, средств передачи квантовой информации, от одного компьютера к другому, то мощности компьютеров перемножаются», - сказал Алексей Устинов.
Ученый добавил, что сегодня в мире сделаны серьезные шаги для того, чтобы передавать квантовую информацию на сверхпроводниковых процессорах от модуля к модулю. Для этого используются связи при помощи микроволновых фотонов. Несколько модулей, охлажденных в одном криостате до очень низкой температуры, возможно соединять коаксиальными кабелями и передавать информацию. Но если рассматривать перспективное объединение в квантовые сети компьютеров, стоящих в разных городах, то требуется другой подход.
«В такой ситуации нет других средств, кроме существующей оптической квантовой связи. Потребуется преобразование квантовой информации из микроволнового диапазона в оптический и обратно. Это проблема будущего: в последние годы проведено много работ, которые демонстрируют, что это возможно, однако качество такого преобразования довольно низкое и потери велики, что пока препятствует практическому использованию», ― сказал Алексей Устинов.
Отвечая на вопросы, ученый отметил, что создание эффективной технологии преобразования микроволн в оптику и обратно для создания связи квантовых компьютеров ― это перспектива пяти и более лет.
