- 11.04.2023
Знакомьтесь: квантовый компьютер!
11 апреля в очередной раз свои двери перед студентами Тульского государственного университета распахнуло «Научное кафе».
Мероприятие проводится в рамках проекта «Цикл научно-популярных лекций для молодёжи», поддержанного грантом правительства Тульской области.
В качестве приглашённой звезды в этот день выступил исследователь Российского квантового центра, член научной группы «Квантовые информационные технологии» Артём Кузьмичёв.
Артёму всего 23 года, но его послужному списку можно по-хорошему позавидовать. Он сдал ЕГЭ по математике и физике на 100 баллов и выиграл 5 медалей в студенческой олимпиаде «Я — профессионал».
С 2019 по 2021 год молодой человек работал научным сотрудником НИЦ «Курчатовский институт».
В 2021 году окончил с отличием кафедру теоретической физики Санкт-Петербургского национального исследовательского Академического университета им. Ж.И. Алфёрова Российской академии наук.
В настоящее время обучается в Московском физико-техническом институте в Физтехшколе физики и исследований им. Л.Д. Ландау.
Артём занимается разработкой алгоритмов для квантового компьютера и протоколов систем квантовой криптографии.
Студентам ТулГУ он прочитал лекцию «Что общего у квантового компьютера и самовара?».
…Забегая вперёд, скажем, что общего у квантового компьютера и самовара не так уж и много. Они всего лишь похожи по «окрасу», оба блестящие, и по форме, а вот содержание и цели у них разные. К тому же квантовый компьютер умеет делать то, что является очень сложным, использует новые физические принципы и работает быстрее, чем обычный компьютер.
Квантовый компьютер, сообщил Артём, был продиктован эпохой Индустрии 4.0 и всем тем, что для неё характерно. Это автономные роботы, большие данные, дополненная реальность, аддитивное производство, облачные технологии, кибербезопасность, промышленный интернет вещей, вертикальная и горизонтальная интеграции, а также симуляция (цифровые двойники).
Сами же квантовые технологии пережили две революции.
Первая квантовая революция заключалась в использовании коллективных квантовых явлений, вторая — в контроле индивидуальных квантовых частиц.
Развиваются квантовые технологии в трёх направлениях: квантовые вычисления, квантовые коммуникации (передача информации с помощью квантовых частиц) и квантовые сенсоры.
Квантовый компьютер как раз и является вычислительным устройством, использующим явления квантовой механики для передачи и обработки данных. Оперирует квантовый компьютер кубитами.
Физических способов реализации квантового вычисления несколько. Квантовые компьютеры можно создавать с помощью фотонов, нейтральных атомов и ионных ловушек.
Платформ для квантовых вычислений тоже несколько. Среди них есть и отечественной разработки — облачная платформа Российского квантового центра и облачная платформа Центра квантовых технологий МГУ им. М.В. Ломоносова. Но самой популярной пока остаётся IBM Quantum Experience.
Что же касается квантового программирования, то здесь лидирует комплект для разработки программного обеспечения Qiskit, основная версия которого использует язык программирования Python.
Артём рассказал студентам ТулГУ, как выглядит кубит, как построить квантовые вычисления, создать квантовую цепь и выполнить код на квантовом компьютере. А ещё о том, что такое квантовые гейты и симметричное шифрование.
Особое внимание гость уделил квантовым алгоритмам. Он познакомил ребят с квантовыми алгоритмами факторизации (алгоритмом Шора), решения задачи перебора (алгоритмом Гровера), определения (алгоритмом Дойча – Йоки), квантовой телепортации и симуляции квантового отжига для нахождения минимальной энергии.
После лекции Артём провёл мастер-класс по созданию квантовой цепочки и удалённому запуску её на настоящем квантовом процессоре.
— Я впервые в «Научном кафе», — сообщил второкурсник направления «Землеустройство и кадастр» Института горного дела и строительства Максим Осокин. — Тема сегодняшней лекции к профилю моему непосредственного отношения не имеет. Но мне всё равно было очень интересно послушать молодого исследователя и узнать о принципах действия квантового компьютера. Такие мероприятия расширяют наш кругозор. Среди моих друзей есть программисты. Они тоже рассказывали мне о квантовом компьютере. Но сегодня в ТулГУ прошла встреча именно со специалистом в данной области знаний, что очень ценно. Это сейчас мы воспринимаем квантовый компьютер как диковинку… Но пройдёт время, и мы, скорее всего, будем относиться к нему как к обычному компьютеру.
Татьяна Крикункова
Фото Михаила Гиндина
