В КБГУ прошла лекция выдающегося физика Эдуарда Фельдмана о будущем квантовых вычислений
В Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х. М. Бербекова по инициативе проректора по НИР члена-корреспондента РАН Светланы Хашировой состоялась лекция известного российского учёного Эдуарда Беньяминовича Фельдмана. Слушателями стали студенты и преподаватели Института математики и естественных наук и Института электроники, робототехники и искусственного интеллекта.
Тема встречи — «Квантовые компьютеры: история, настоящее и будущее» — оказалась, по выражению самого лектора, «на самом острие современной науки». Эдуард Беньяминович проследил историю развития квантовых технологий, рассказал о явлении квантовой запутанности и базовых понятиях теории квантовой информации, разобрал квантовые алгоритмы и обсудил с аудиторией реальные перспективы создания квантового компьютера.
Эдуард Беньяминович Фельдман — доктор физико-математических наук, профессор, заведующий теоретическим отделом и лабораторией спиновой динамики и спинового компьютинга, главный научный сотрудник Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН. Он по праву считается одним из крупнейших специалистов в области квантовой информатики и магнитной радиоспектроскопии не только в России, но и за рубежом: его работы в области многоквантовой спектроскопии ядерного магнитного резонанса, спиновых систем и квантовой информатики во многом определяют развитие современной физики наноструктур.
Научные труды профессора Фельдмана активно публикуются в ведущих международных журналах, а его математические модели используются исследователями из Аргоннской национальной лаборатории и топ-университетов США. В разное время он был приглашенным профессором в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich).
Эдуард Беньяминович начал лекцию с погружения в историю вопроса. Ученый напомнил, что современное развитие физики принято считать эпохой второй квантовой революции (первая началась в 1900 году и подарила нам лазеры, транзисторы, интернет и МРТ-томографы).
Идея квантового компьютера родилась в начале 1980-х годов благодаря двум выдающимся ученым: советскому математику Юрию Манину и нобелевскому лауреату Ричарду Фейнману. Они поставили цель: решать задачи квантовой механики не классическими, а квантовыми методами, поскольку с ростом числа частиц вычислительная сложность нарастает экспоненциально.
Настоящий «квантовый бунт» произошел в 1994 году после доклада американского математика Питера Шора. Он предложил алгоритм факторизации (разложения на множители) огромных чисел.
«Двухсотзначное число раскладывается на множители за месяц работы сотен рабочих станций. Современный классический суперкомпьютер петафлопного диапазона позволит разложить пятисотзначное число за пять миллиардов лет. Фактически — это невозможно. Однако ту же самую задачу квантовый компьютер с производительностью всего в миллион операций в секунду по алгоритму Шора решает за 18 секунд! А для числа с тысячей знаков классическому компьютеру потребуется время, сопоставимое с возрастом Вселенной, а квантовому — 84 секунды», — пояснил Эдуард Фельдман.
Именно тогда физики и математики поняли, что квантовый компьютинг способен преодолеть ограничения классических машин.
В основе квантовых вычислений лежат кубиты. В отличие от классических битов, которые принимают значение 0 или 1, кубиты благодаря явлению суперпозиции могут находиться в состояниях 0 и 1 одновременно. Это позволяет им не перебирать варианты последовательно, а вычислять моментально.
Эдуард Беньяминович подробно остановился на сферах, которые квантовые технологии трансформируют в ближайшее десятилетие. Это медицина и фармацевтика: ускоренный поиск белковых структур, персонализированная медицина, сборка геномов для диагностики онкологии; финансы: мгновенная оптимизация инвестиционных портфелей, предсказание кризисов и моделирование кредитных рисков; логистика: оптимизация маршрутов в реальном времени (первый успешный коммерческий опыт был внедрен в Токио еще в 2019 году); химия и материаловедение: создание новых композитных материалов, которые смогут снизить вес авиалайнеров на 20–40%; информационная безопасность.
Цитируя Альберта Эйнштейна: «Я никогда не думаю о будущем — оно наступает достаточно скоро», ученый отметил, что в квантовом компьютинге прогресс действительно носит бурный характер, и Россия, согласно государственной дорожной карте, активно включена в эту гонку, разрабатывая собственные процессоры на четырех платформах.
В завершение встречи Эдуард Фельдман ответил на многочисленные вопросы аудитории и дал напутствие студентам физико-математического направления. Ученый настоятельно посоветовал молодым людям выбирать квантовую физику как основу для своей карьеры, назвав это направление самым перспективным.
