«Поймать» свет. Как квантовые технологии преображают жизнь

5 Марта 2023 Автор: Евгений Аникиенко Фото: Юлия Боровикова («Вечерний Челябинск»)
«Поймать» свет. Как квантовые технологии преображают жизнь


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.

«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.

Сергей-Кулик.jpgСо 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.

наука-Ковалева.jpg
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.

Форум_Фото Евгения Загоскина (официальный сайт ЮУрГУ)_IfhPbIq0h7XdIN.jpg
Фото Фото Евгения Загоскина (официальный сайт ЮУрГУ)

Защита от хакеров

Владимир Елисеев Наука.jpgНа 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.

наука-ученые-Ковалева.jpg
Фото Людмилы Ковалевой

Заглянуть «за горизонт»

Мартин Буреш Наука.jpgПод 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

11.07.2024 | 15:04
Пора включаться. Как в Челябинской области развивают инклюзивное образование

Первый школьный ресурсный класс для детей с ментальными особенностями открылся на Южном Урале в 2019 году. Теперь таких классов восемь, еще восемь появится до конца года.

10.07.2024 | 10:00
Челябинские эксперты выделили основные направления в сфере поддержки семей

Южноуральские семьи чувствуют заботу региональных властей.

Сегодня | 16:20
Как современное искусство преображает город

По мнению челябинских экспертов, настоящие творения граффити наполнены глубоким смыслом.

Сегодня | 13:22
Пары на Южном Урале стали чаще венчаться

Насколько крепким будет брак, зависит только от супругов.

Новости   
Спецпроекты