Екатерина Солнцева: Росатом принял программу внедрения квантовых вычислений

Российский квантовый проект призван обеспечить уверенные позиции страны в группе глобальных технологических лидеров. На нынешнем этапе, когда фокус мировой квантовой гонки направлен на разработку квантовых компьютеров, Росатом поступательно продвигается в этом направлении, не только разрабатывая "квантовое железо", но и готовя почву для практического применения квантовых инноваций. О новых разработках и планах внедрения инноваций в интервью РИА Новости рассказала директор по цифровизации госкорпорации "Росатом" Екатерина Солнцева.

– В последние годы Росатом выступает двигателем квантовых технологий в нашей стране. После первого Форума будущих технологий (ФБТ) эта тема вышла за рамки узкого круга специалистов в общество. Вы приветствуете интерес широкой аудитории к "квантам"?

– Мы считаем, что совсем скоро квантовые технологии будут определять ландшафт жизни человечества и принципиально изменят наши возможности в самых разных сферах. Чтобы мы могли их осознать, воспользоваться ими, уже сегодня нужно говорить о развитии "квантового" мышления в обществе. Это необходимо для формирования широкого круга исследователей, инженеров и практиков, которые будут развивать и применять такие технологии. Поэтому можно только приветствовать выход квантовой темы в медийную повестку. Пока – в рубрике неизведанного будущего, но совсем скоро – в рубрике прикладных технологий.

– Если посмотреть на историю развития квантовых технологий в России более широкой оптикой – как они развивались у нас в системе мировых координат и где мы находимся сейчас?

– Научная и инженерная активность по развитию квантовых технологий в мире долгое время была значительно выше, чем в России, как на уровне больших корпораций, так и на уровне государственных программ. Нельзя сказать, что у нас в этой сфере ничего не происходило, но долгое время это оставалось на уровне энтузиастов в лице ученых, инженеров и предпринимателей.

Усиление работы в этом направлении началось в 2019 году, когда Росатом стал координатором направления квантовых вычислений в рамках соглашения о намерениях по развитию отдельных высокотехнологичных областей между правительством РФ и крупнейшими госкомпаниями.

В 2020 году была утверждена дорожная карта по квантовым вычислениям, которую Госкорпорация разработала совместно с академическим сообществом и экспертами. Отставание нашей страны на тот момент от ведущих стран, занимающихся квантовыми технологиями, было существенным: мы его оценивали в 7–10 лет. Сегодня мы достаточно быстро сокращаем это отставание: Россия, наряду с США и Китаем, находится в числе трех стран-лидеров, создавших квантовые компьютеры на всех четырех платформах, которые считаются в мире приоритетными в качестве основы для квантовых вычислителей. Это сверхпроводники, ионы, нейтральные атомы и фотоны.

Первый Форум будущих технологий в 2023 году ярко подсветил первые результаты отечественного квантового проекта. Президенту России была впервые продемонстрирована работа 16-кубитного российского квантового компьютера на ионах. Также были приняты решения о формировании нового нацпроекта "Экономика данных" и поддержана идея научной премии в области будущих технологий "ВЫЗОВ".

А уже на втором Форуме будущих технологий в феврале 2024 года президенту были представлены квантовые компьютеры на всех четырех технологических платформах: атомах, двух видах платформы на ионах – иттербия и кальция, а также на фотонах и сверхпроводниках. Так, нам удалось войти в число стран, демонстрирующих конкретный результат - действующий квантовый компьютер. Некоторые государства потратили гораздо больше денег, имеют больше публикаций и зарегистрированных результатов интеллектуальной деятельности, но действующих квантовых компьютеров при этом у них нет. У нас же научные исследования и инженерные разработки взаимосвязаны и придают импульс развития друг другу.

– Насколько близки мы сегодня к практическому применению квантовых компьютеров?

– Чтобы на новом технологическом витке наша страна уверенно находилась в группе лидеров, наряду с исследованиями мы должны обеспечить практическую, материальную отдачу от квантовых инноваций. В первую очередь, это касается промышленности, которая сегодня ищет новые источники роста эффективности. Как этого добиться? Надо осуществить "квантовый скачок" от исследований – к технологии. Результат исследований дает понимание, как что-либо устроено. А технология – это когда вы можете решить практическую задачу. Вот этим "переключением" мы сейчас и занимаемся.

Да, можно соревноваться по количеству кубитов, входящих в состав "лабораторных" квантовых вычислителей, оставляя за кадром их способности решать полезные задачи. А можно идти по пути повышения их качества, создания квантовых алгоритмов, обретения опыта получения практически применимых результатов квантовых вычислений. Нам близок именно такой подход. Мы создаем технологию квантовых вычислений.

На горизонте до 2030 года Росатом намерен обеспечить создание конкурентоспособной квантовой индустрии в России. Одним из важнейших ее элементов станет наличие суверенных квантовых вычислительных технологий. Мы рассчитываем, что сможем перейти к промышленному производству квантовых компьютеров: к 2030 году планируем разработать технологию, которая в дальнейшем позволит приступить к выпуску квантовых вычислителей в индустриальных масштабах. Также будут проработаны квантовые алгоритмы и возможность их применения в практических задачах не только атомной отрасли, но и в других отраслях.

– То есть вы в любом случае рассматриваете атомную отрасль как пионера в этом процессе и как пилотную площадку для всей экономики?

– Конечно! Начинать надо с себя. Поэтому российская атомная отрасль первой решила сделать шаг к квантовой практике. Мы запустили в отрасли программу внедрения квантовых вычислений, в том числе квантовых алгоритмов. В 2024-2025 гг. предполагается их апробация на модельных задачах. В качестве первого результата мы ожидаем, что будет сформировано 5-10 проектов по внедрению продуктов и сервисов квантовых вычислений для решения модельных задач в атомной отрасли.

С 2026 года мы планируем постепенный переход от решения модельных задач – к задачам практическим. И ожидаем, что после 2030 года сможем уже представить эффекты от применения квантовых вычислений в решении производственных задач в атомной отрасли.

Сейчас в повестке - определение спектра конкретных промышленных задач, которые приоритетно будут решаться с помощью квантовых процессоров. Речь идет о приоритизации и создании стека проектов, которые будут переходить в практическую плоскость до 2030 года. Сейчас мы можем говорить о промежуточных результатах решения модельных задач – "упрощенных" практических задач отрасли, помогающих понять, где, как, с какими эффектами и потенциалом наиболее перспективно применять технологию квантовых вычислений.

– Если в целом говорить о стратегии развития Госкорпорации – что может дать развитие квантовых технологий Росатому?

– Мировая конкуренция в промышленности сосредоточена вокруг трех составляющих: качества продукции, сроков ее вывода на рынок и стоимости создания продукта от конструирования до входа в производство и доведения до потребителя. Чтобы создавать наилучшие продукты за наименьшие деньги и время, необходимо применение математического (имитационного) моделирования объектов и процессов, их оптимизация. И это именно та область, где в первую очередь будут применены квантовые компьютеры. Поэтому мы рассчитываем, что квантовые вычисления дадут российской атомной отрасли дополнительные конкурентные преимущества на мировом рынке.

В целом внедрение квантовых технологий принесет нам ряд важных результатов. Первое, это появление собственных центров компетенций для тиражирования опыта использования квантовых вычислений. Второе, это ранний доступ к продуктам и сервисам, использующим квантовые вычисления, квантово-вдохновленные и постквантовые алгоритмы и приложения, с возможностью их тестирования и оценки эффектов внедрения. И, третье, это переход на новый уровень эффективности экономических и производственных показателей.

– Сегодня не хватает специалистов даже в традиционных ИТ. Как эта проблема будет решаться в новом "квантовом" мире?

– Специалистов не хватает. И, конечно, их надо растить. Подготовка кадров для квантовой индустрии – это действительно одна из наиболее значимых задач. Причем, специалисты нужны разные. С одной стороны, будущие ученые – очень важно, чтобы у нас появлялись новые таланты, которые будут двигать квантовую науку вперед. С другой стороны, необходимы люди, которые научатся использовать и масштабировать достижения науки. Им совсем не обязательно глубоко знать квантовую физику, но они должны понимать, как может применяться квантовый компьютер. И, конечно, нужны программисты, которые будут разрабатывать квантовые алгоритмы. Поэтому к изучению квантового программирования важно с самого раннего возраста привлекать молодежь, поскольку замечено, что те, кто одновременно изучают и традиционную алгоритмику, и основы квантовой алгоритмики, более успешны в квантовой области, нежели специалисты, которым приходится "переключать" классический способ мышления на квантовый.

При этом важно понимать, что отличие квантовых вычислений от традиционных состоит не только в скорости процессов - появляется возможность подступиться к новым задачам, часть из которых, как считалось ранее, не имеет решений традиционными способами. И даже постановка таких новых задач требует от инженеров, разработчиков и пользователей значительного объема новых знаний, понимания логики "квантового мира", причинно-следственных зависимостей в работе новых систем. Это значит, что специалисты в квантовых вычислениях - не только физики или программисты, но и те, кто сможет правильно поставить задачу.

– За счет чего будет расти число специалистов, способных заниматься квантовыми вычислениями?

– В рамках дорожной карты мы ведем большую работу по созданию в стране системы "квантового" образования. Для школьников реализуются просветительские программы, такие как квантовый "Урок цифры", который мы проводим вместе с АНО "Цифровая экономика" – у этого проекта колоссальный охват по всей стране. В 2023 году участниками стали более 3,5 миллионов школьников, число слушателей 2024 года также преодолело отметку в 3 миллиона детей.

Мы запустили экосистемный проект "Квантовые недели", который проводится в разных регионах и для детей, и для учителей физики, и для предпринимателей. Такие марафоны уже прошли в Екатеринбурге и Томске. Совместно с университетами разрабатываются программы вузовской подготовки специалистов в области квантовых технологий, текущие программы подготовки наполняются профильными учебными курсами. Кроме того, занимаемся дополнительным образованием: в Корпоративной академии Росатома есть целая серия курсов по квантовым вычислениям. Рассказываем о физике процессов в целом, но более подробно говорим о том, какое влияние квантовые вычисления могут оказать на ту или иную область. То есть, мы готовим, скажем так, промышленных заказчиков этих технологий.

– Насколько успешно Россия может конкурировать с другими странами, предоставляя ученым условия для проведения квантовых исследований? Можно оценить уровень наших научных коллективов?

– Считаю важнейшим достижением, что за несколько лет реализации квантовой дорожной карты сложился особый тип кооперации ученых. При поддержке наших партнеров – Российского квантового центра, Физического института имени Лебедева РАН, МГУ имени Ломоносова, МИФИ, МФТИ, МГТУ имени Баумана и МИСиС, по сути, возник новый тип исследовательского института, который объединяет общими задачами представителей лучших научно-образовательных структур страны. Очень важно и то, что мы привлекаем к работе наших ученых, вернувшихся из-за рубежа. Напомню, научные команды, работающие над дорожной картой, уже объединяют более 1000 специалистов, включая 500 ученых. То есть, наш научный коллектив сам по себе уже привлекает исследователей!

Среди приезжающих в Россию ученых есть мнение, что наша страна сейчас является, пожалуй, самым привлекательным местом для того, чтобы заниматься наукой. Здесь высокий уровень образования, очень гибкий подход к научным исследованиям, высокая заинтересованность государства и растущие возможности по появлению новых лабораторий. Поэтому мы высоко оцениваем сложившуюся "квантовую" исследовательскую среду. Кстати, опосредованным подтверждением является то, что Илья Семериков, создатель квантового компьютера на ионах, продемонстрированного президенту РФ на ФБТ, стал лауреатом премии "ВЫЗОВ". Такое признание работы ученых в рамках квантовой дорожной карты является очень важным.

– Вы планируете реализацию международных проектов в области квантовых технологий?

– Мы развиваем международное сотрудничество со странами БРИКС. В частности, сейчас прорабатывается вопрос создания Университета будущих технологий. Росатом выступит одним из его учредителей и активных участников. А квантовая тематика станет одной из приоритетных для университета. Это позволит привлечь в Россию талантливую молодежь, которая хочет развиваться в квантовой сфере, из стран, не имеющих достаточного научно-образовательного базиса в этой области.

Молодые ученые смогут приехать сюда как аспиранты, проводить исследования, защищать диссертации и тем самым внести свой вклад в развитие квантовых технологий в нашей стране. А впоследствии, вернувшись на родину, продолжат развивать квантовое направление с опорой на базу и подходы, полученные в России. Общий научный язык придаст импульс научно-технологической синергии и станет фактором объединения стран. Будущее создается общими усилиями.