Квантовые технологии в РФ перешли в практическую плоскость

Эти тенденции были выявлены в ходе сессии "Квантовые вычисления в индустрии: время первых" на конференции ЦИПР 2023.

Директор по математическому моделированию ООО "Русатом - Цифровые решения" (РЦР, входит в ГК "Росатом") Дмитрий Фомичев поделился опытом практического использования квантовых вычислителей при решении промышленных задач с помощью CAE-системы "Логос". Пока речь идет о бета-тестировании, но, по его мнению, переход к квантовым вычислениям абсолютно неизбежен, особенно в области гидро- и газодинамики. Дмитрий Фомичев подчеркнул, что есть примеры, когда применение квантовых вычислений позволяет провести за минуты такие расчеты, которые при использовании традиционных технологий занимают недели.

Дмитрий Фомичев добавил, что даже тестовое применение квантовых вычислений позволяет улучшать алгоритмы, как квантовые, так и традиционные, поэтому положительный эффект есть в любом случае. Наилучших результатов применения квантовых вычислений РЦР достиг при решении задач теплогидравлики (в том числе при проектировании ядерных реакторов нового поколения) и оптимизации режимов работы оборудования. Директор по математическому моделированию РЦР призвал быстрее переходить от фундаментальных исследований к практическому применению квантовых технологий.

Рафаил Газизов, главный инженер проекта ООО "РН-БашНИПИнефть" (входит в группу "Роснефть"), также поделился практическим опытом использования квантовых вычислений: "Задачи, которые приходится решать на всех стадиях жизненного цикла нефтегазовых месторождений, требуют больших объемов вычислений, и применение квантовых технологий позволяет получать результаты расчетов быстрее. При этом приоритет отдается тем разработкам, которые готовы максимально быстро принести эффект". Первой реальной задачей, которую "РН-БашНИПИнефть" решила с помощью квантовых вычислений, стала оптимизация маршрутов ремонтных бригад. "Однако на этом мы останавливаться не собираемся и будем расширять перечень задач", - подчеркнул Рафаил Газизов.

Рафаил Газизов назвал главным фактором успеха любых технологий включение их в учебный процесс. Поэтому он призвал владельцев существующих квантовых компьютеров предоставлять доступ к ним студентов и учащихся.

Руководитель разработки операционной системы АО "КАМА" Булат Рахимбердиев выступил в роли скептика. По его мнению, к запланированному запуску беспилотного электромобиля, который должен состояться в 2025 г., квантовые технологии "не дозреют" до способности решать задачи оптимизации маршрутов для массового беспилотного транспорта.

Булат Рахимбердиев обратил внимание на то, что российские автопроизводители, в отличие от европейских, японских или китайских, не могут позволить себе держать в штате тысячи или даже десятки тысяч разработчиков, которые часто заняты исследованиями, далекими от сферы машиностроения, или рассчитанными на отдаленную перспективу. Российские компании строят планы в горизонте не более пяти лет. Развитие квантовых технологий, по мнению Булата Рахимбердиева, приведет к прогрессу в целом ряде смежных областей, например, в производстве полупроводниковых материалов, которые пока российским заказчикам приходится покупать за рубежом.

В июле 2019 г. правительство РФ заключило три соглашения о намерении по развитию высокотехнологичных областей (ВТО), связанных с квантовыми технологиями: с ГК "Росатом" - по ВТО "Квантовые вычисления", с АО "РЖД" – по ВТО "Квантовые коммуникации", с ГК "Ростех" – по ВТО "Квантовые сенсоры".

Наталья Кулагина, генеральный директор АО "Совместное предприятие "Квантовые технологии" (несмотря на название, у этой компании единственный собственник – АО "Атомэнергопром" – одно из основных предприятий "Ростатома") рассказала о дорожной карте "Квантовые вычисления". Первая версия этого документа вышла в апреле 2020 г., а в ноябре 2022 г. появилась его откорректированная версия, в которую внесены поправки как на развитие технологий, так и на новую геополитическую ситуацию. Под санкции попали все отечественные центры разработки в данной области, что серьезно осложнило развитие технологий в России. "Так, например, пришлось приложить дополнительные усилия по созданию производства оборудования и материалов, которые раньше приобретались за рубежом, - заявила Наталья Кулагина. - По итогам 2023 г. будут достигнуты раннее заложенные результаты".

Глава проекта QBoard ООО "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" Алексей Федоров отметил, что квантовые компьютеры на ряде практических задач уже могут конкурировать с суперкомпьютерами, и крупные российские компании уже начали их использовать (наряду с группами "Росатом" и "Роснефть", он назвал их активным пользователем Газпромбанк).

"Российские лаборатории не отстают от мировых в "гонке кубитов". Идут эксперименты с разными технологиями, и по каждому из этих направлений есть значимые достижения", - заявил Алексей Федоров.

Заместитель директора Центра НТИ "Квантовые коммуникации" НИТУ МИСИС Игорь Павлов рассказал о выходе уже второй версии отечественной системы квантового распределения ключей. Также, как он напомнил, согласно дорожной карте развития квантовых коммуникаций уже через несколько лет протяженность линий связи, защищенных с использованием технологий постквантового шифрования, будет измеряться в РФ тысячами километров.

По оценкам McKinsey & Company, в 2022 г. глобальные инвестиции в развитие квантовых технологий выросли на 80% по сравнению с предыдущим годом. Только в Китае объем вложений составил около $15 млрд, в странах ЕС – $7 млрд. Большие инвестиции вывели КНР в лидеры по количеству публикаций и патентов в области как квантовых вычислений, так и квантовых коммуникаций. При этом инвестиции со стороны государства в Китае снижаются, а со стороны частных компаний и фондов - растут. Однако, по мнению Алексея Федорова, государственная политика остается главным драйвером развития квантовых технологий.

McKinsey прогнозирует максимальный эффект от внедрения квантовых технологий к 2030 г., когда объем мирового рынка превысит $1 млрд, а среднегодовые темпы роста на уровне 48% до 2030 г. По итогам 2022 г. в мире квантовые технологии применяли 4% крупных компаний, а 35% планируют это сделать.

Яков Шпунт