Центр компетенций НТИ по направлению «Квантовые технологии» на базе МГУ имени М. В. Ломоносова был создан в 2018 году. За четыре года Центр внес огромный вклад в развитие квантовых технологий в России. О том, каких высот удалось достичь, нам рассказал руководитель центра Сергей Кулик.
— Какие планы были у Центра компетенций НТИ «Квантовые технологии» на старте?
— В 2018 году мы получили грант от НТИ и согласно плану мы развивались в четырех основных направлениях:
- -реализация научно-исследовательских задач,
- -выход на коммерциализацию некоторых продуктов,
- -развитие инфраструктуры,
- -подготовка кадров.
В результате научно-исследовательской деятельности мы создавали высокотехнологичные научные продукты, которые нужно было выводить на рынок и продавать, реализовывать лицензионные соглашения. Здесь стоит отметить, что мы в первую очередь занимаемся разработками в области квантовых технологий, доводим их до определенного уровня и отдаем индустриальным партнерам. Эта деятельность оказалась для нас относительно новой, но мы активно работали в этом направлении и добились хороших результатов.
Центр квантовых технологий — это единственная организация в России, где развиваются сразу две физические платформы квантовых вычислений. Это та фундаментальная основа, на которой действительно может быть создан квантовый компьютер. У нас есть несколько лабораторий, где размещено дорогостоящее, сложное в обслуживании оборудование, которое мы активно используем для исследований и разработок.
— Какие достижения вы считаете главными?
— Во-первых, нам удалось в короткий срок довести разработки до реального продукта и решить проблему доведения до высокого уровня технологической готовности распределение квантовых ключей. Завод в Томске, построенный нашим индустриальным партнером компанией «Инфотекс», выпускает, можно сказать, серийное оборудование, которое вскоре должно быть сертифицировано. Мы очень ждем этот шаг, потому что тогда откроется более широкая дорога к внедрению этого оборудования.
Еще из ярких результатов — мы сделали облачную платформу, которая обеспечивает удаленный доступ к квантовым симуляторам разработчикам квантовых алгоритмов. Она позволяет запускать и тестировать различные программы, предназначенные для работы с квантовыми вычислителями. В 2021 году проект даже стал победителем конкурса «Технопрорыв» в номинации «Прорыв в разработке новых материалов и технологий».
Сейчас мы также активно продвигаем проект квантовой сети. Есть оптоволоконные магистральные квантовые линии, например Москва — Санкт-Петербург. В Москве есть локальные квантовые сети (МГУ — «Инфотекс», МИСиС — МТУСИ), которые нужно объединить с оборудованием вендоров, находящихся в Питере. Это и есть наша задача: объединить локальные квантовые сети, построенные на оборудовании разных вендоров. В дальнейшем мы планируем расширить эти магистральные линии, это достаточно масштабный проект. Линии будут содержать узлы, к которым могут подключаться локальные сети и охватывать значительные территории России.
— А в области образования удалось сделать рывок и подготовить кадры?
— Да, в области образования мы очень хорошо потрудились. Мы очень гордимся тем, что создали три магистерские программы по квантовым технологиям. Они функционируют как в очном режиме на физфаке МГУ, так и в онлайне. Некоторые наши курсы записаны, к ним можно подключиться и послушать — они доступны на платформе «Открытое образование».
Кроме того, мы создали уникальный практикум по квантовой технологии, квантовой оптике и квантовой информатике. Там имеется порядка 20 задач, и студент может на практике, руками исследовать тот или иной квантовый эффект. Причем практикум может работать и в дистанционном режиме, что нам очень помогло во время пандемии. Казалось бы, это практикум, человек работает руками. Но что делать, если практикум закрыт физически? Мы подключили видеокамеры, студент двигает «рычажки» на компьютере, а реальные моторчики крутятся на экспериментальной установке и поворачивают пластинки, поляризаторы и так далее. Эти программы оказались очень востребованными и удачными. И кстати, это тот продукт, который можно продавать.
— Какие еще продукты удалось коммерциализировать?
— Есть еще несколько наших разработок. Например, магистральный шифратор и квантовый генератор случайных чисел. Это уже практически сертифицированные устройства, у нас есть разрешение на опытную эксплуатацию от регулятора. Шифратор устанавливается в центрах обработки данных, а такие центры есть фактически во всех крупных промышленных предприятиях и банках. Им нужно легитимно передавать данные в зашифрованном виде между двумя точками. Соответственно, с одной стороны ключ шифрования шифрует данные, с другой — расшифровывает. Генератор случайных чисел вырабатывает биты с очень высокой скоростью. Так мы решаем одну из проблем криптографии, причем относительно дешевым способом.
Еще один продукт, которым мы гордимся, это университетская квантовая сеть. Это система из примерно 20 абонентов общей протяженностью примерно 50 километров. Каждый абонент может снять трубку телефона, подключенного к соответствующей аппаратуре, обменяться голосовыми сообщениями с полной секретностью. У нас в университете такие аппараты используют ректор, декан физфака и других факультетов. Для нас это своеобразный полигон, где мы отлаживаем оборудование, смотрим за сбоями и регулярно обновляем. И в дальнейшем мы рассматриваем вариант масштабирования этого проекта на уровне национальной квантовой сети.
В целом, пока мы работали над крупными проектами, нам также удалось создать некоторые полезные в эксперименте устройства, которые помогают работать и экономить деньги. Например, мы сами делаем лазеры, корреляционные схемы, фотоприемники и т. д.
— Сколько эти разработки позволяют сэкономить?
— Примерно порядок. Например, есть хороший полупроводниковый лазер, который стоит около 10 тысяч долларов. А его можно сделать своими силами, покупая лишь комплектующие и правильно их объединяя. Тогда стоимость такого устройства не выходит за пределы 1 тысячи долларов.
— Сейчас большинство устройств работают на импортных элементах?
— Да, но мы стараемся работать над этим. Со временем будет больше отечественных комплектующих. Сейчас уже появляются лазерные диоды, микросхемы.
— Что планируете делать дальше? В каком направлении развиваться?
— Вот мы недавно официально анонсировали продолжение деятельности центра, возможно, будет открыто финансирование под новые проекты. Мы сейчас активно вовлечены в проект по масштабированию университетской квантовой сети, можно сказать — на всю территорию России, в том числе с использованием атмосферных каналов связи.
Это как дополнение той сети, которая у нас уже имеется. Через атмосферный канал можно создать отдельные линки сети, что позволит решить проблему «последней мили». Когда, например, волокно протянуто не везде и последнее подключение — до здания, скажем, — никак не получается проложить, можно сделать такой линк на расстоянии десятка-сотни метров по атмосфере. До конца года мы готовимся провести еще несколько экспериментов, и затем можно будет передавать решение индустриальным партнерам.
— Чего, на ваш взгляд, не хватает для более быстрого развития отрасли квантовых технологий?
— Нужна консолидированная организация. Количество реальных специалистов в этой области очень невелико, а если они есть, то чаще всего разделены бюрократическими барьерами. А барьеров надо стараться избежать. Нужен один консолидированный орган, который будет включать в себя и ученых, и производственников, и чиновников. Так они смогли бы объединиться и вместе принимать решения.
В последние четыре года мы активно сотрудничали с ведущими вузами страны, предприятиями, Российской академией наук. Во многом благодаря такому сотрудничеству нам удалось добиться этих успехов. Очень важно, чтобы было налажено такое сотрудничество с промышленными предприятиями — как заказчиками, так и индустриальными партнерами. Такой подход обеспечивает бесшовный переход разработок на рынок. Мы как ученые рассказываем, какие перспективы таит в себе технология, а они уже видят, где им на практике нужны эти разработки, формируют задачи, и мы находим решение, вместе запускаем пилот, смотрим, как все работает.
— А что препятствует внедрению технологий?
— Особо серьезных препятствий нет. Обычно есть неизбежные бюрократические сложности, возникающие, например, при сертификации оборудования. Это может занимать много времени. А со стороны компаний и индустриальных партнеров мы видим большой интерес к нашим разработкам, и они охотно их внедряют. Например, мы договорились поставить наше оборудование крупной металлургической компании. Им нужно защищать данные, которые передаются между цехами. Сначала будет небольшой пилотный проект, а потом можно будет увеличить число охваченных защищенной квантовой сетью объектов.
Другая проблема. Говоря о квантовых технологиях, мы часто сталкиваемся с тем, что сейчас обычно называют хайпом. Делается очень много необоснованных обещаний, особенно из прессы, с расчетом на недостаточность образования в вопросе квантовых технологий у широкой публики. Это неправильно, нехорошо для отрасли, потому что эти грандиозные обещания не претворяются в жизнь по тем или иным причинам, в том числе из-за чисто фундаментальных или технологических ограничений. У нас действительно есть сильные коллективы, которые успешно работают и преодолевают эти барьеры, но нужно грамотно и деликатно объяснять, как работают квантовые технологии, чтобы доносить до широкой аудитории их преимущества.
Источник: InScience
Свежие комментарии