Статья

5 ФЕВР, 09:30

​Дом для квантов: как работает Российский квантовый центр

В 2019 году была утверждена пятилетняя дорожная карта развития квантовых технологий в России. Значительный вклад в создание этого документа внес Российский квантовый центр, который занимается научными разработками в этой сфере и их коммерциализацией. Корреспонденты портала "Будущее России. Национальные проекты", оператором которого является информационное агентство ТАСС, побывали в штаб-квартире центра, а оттуда попытались проникнуть в квантовое будущее

Российский квантовый центр (РКЦ) был создан в конце 2010 года для развития в России квантовых технологий и стал одним из первых резидентов "Сколково". Идея его основания принадлежит трем выпускникам МФТИ: предпринимателю и венчурному инвестору Сергею Белоусову, а также известным физикам, профессорам Гарвардского университета Михаилу Лукину и Евгению Демлеру. Центр ведет свою деятельность в основном за счет грантов и инвестиций партнеров, в частности фонда "Сколково" и Газпромбанка, которому принадлежит доля 47,5% в уставном капитале РКЦ. Генеральный директор центра — кандидат физико-математических наук Руслан Юнусов.

РКЦ позиционируется как научно-исследовательское учреждение нового для России типа, работу которого совместно курируют как ведущие ученые, так и руководители высокотехнологичных компаний. Набор научных сотрудников центра ведет независимый международный консультационный совет.

Сейчас РКЦ объединяет в себе 14 научных групп и семь спин-оффов (компании, созданные для развития коммерческого применения тех или иных разработок). Всего в центре трудятся 250 специалистов, средний возраст которых составляет 35 лет. В 2018 году сотрудники РКЦ опубликовали более 20% всех российских статей по физике в престижных журналах Nature, Science и Reviews of Modern Physics.

В 2019 году РКЦ переехал в специально созданный для него комплекс помещений в инновационном центре "Сколково" площадью 4,3 тыс. кв. м, что в три раза больше предыдущей временной квартиры организации. И именно на новом месте удалось побывать корреспондентам портала.

НА ЭТУ ТЕМУ

3 МАТЕРИАЛА

От теории к практике

Нам показали три лаборатории РКЦ. Перед экскурсией руководитель группы квантовых информационных технологий центра Алексей Федоров ознакомил нас с устройствами квантовых коммуникаций (квантовая криптография или квантовое распределение ключей), разработкой которых занимается компания "КуРэйт", флагманский спин-офф РКЦ. Квантовая криптография — это новый подход к обеспечению безопасности информации на основе принципов квантовой физики, когда формируются идентичные ключи шифрования, известные только легитимным пользователям. Что же для этого нужно?

Владимир Гердо/Будущее России. Национальные проекты

Устройства компании "КуРэйт" представляют собой два достаточно больших черных ящика, соединенных обычным оптоволоконным кабелем. В квантовой криптографии информация шифруется в квантовые состояния. Это означает следующее: при приготовлении квантовой частицы света (фотона) с помощью, например, ослабленного импульса лазера в параметры квантовой частицы, такие как поляризация или фаза (ведь свет представляет собой электромагнитную волну), кодируются определенные значения. Этот процесс происходит в одном из устройств, при этом другое проводит измерения этого квантового состояния. В результате такого взаимодействия формируется ключ шифрования данных, стойкость которого обеспечена законами физики. Дело в том, что с появлением квантовых компьютеров современная асимметричная криптография, которая повсеместно используется для защиты данных, в том числе в интернете, не сможет обеспечить необходимый уровень защиты, поэтому квантовая криптография уже сегодня должна применяться теми, кому важна долгосрочная конфиденциальность, — банками, корпорациями, правительствами.

Как отмечается в отчете центра за 2017–2019 годы, в прошлом году "КуРэйт" начала уже серийное производство установок квантовой криптографии, после того как успешно провела испытания своего оборудования в сетях Гапромбанка, Сбербанка и "Ростелекома".

Более подробно о квантовой криптографии можно прочесть в нашей статье.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

20.ЯНВ., 09:30

Квантовый потенциал: как устроить новый технологический прорыв

Федоров рассказал, что спин-офф QAPP, которым он руководит, разрабатывает квантово защищенные алгоритмы, которые также способны обезопасить от атак квантовых компьютеров. Компания создала специальную библиотеку квантово защищенных алгоритмов, которая может быть встроена в любые решения по обеспечению информационной безопасности данных, например финансовых или медицинских.

Владимир Гердо/Будущее России. Национальные проекты

Еще одной разработкой, которую нам удалось увидеть, стал сверхчувствительный сенсор магнитного поля на основе феррит-гранатовых (магнитный диэлектрик с уникальными свойствами) пленок, который создала дочерняя компания РКЦ — ООО "М-Гранат". Собранные на основе таких сенсоров магнитометры можно, например, использовать в медицинской диагностике, проводя измерения магнитного сигнала от сердца (как взрослого человека, так и плода в утробе матери), мозга. Такие исследования позволяют обнаруживать отклонения в работе органа на ранней стадии и более точно ставить диагноз. Кроме того, с их помощью можно с высокой точностью детектировать магнитные нанометки для локализации раковых опухолей, что значительно упрощает диагностирование.

В лаборатории спин-оффа Dephan его технический директор Евгений Левин рассказал и показал, как выглядит высокочувствительный твердотельный фотоумножитель нового поколения с расширенным динамическим диапазоном, высоким быстродействием и низким уровнем собственных шумов, который создала компания. В 2018 году компания изготовила инженерные образцы для различных областей применения. В частности, изобретение может использоваться в лидарах — специальных устройствах, определяющих расстояние до возможного препятствия и позволяющих беспилотным автомобилям и дронам успешно передвигаться в пространстве. Оно также может найти применение в медицинской визуализации (позитронно-эмиссионная томография, гамма-камеры), 3D-визуализации, ядерной физике и так далее. Изобретение уже запатентовано по всему миру, отличается от аналогов лучшими техническими характеристиками и намного более доступной ценой.

Роботы и кванты

Лаборатория когерентной микрооптики и радиофотоники в первую очередь специализируется на исследовании различных эффектов в микрорезонаторах и ищет этому практическое применение. Например, такие эффекты могут использоваться в спектроскопии биологических веществ, в частности глюкозы. Сейчас подобные установки достаточно сложны и громоздки, а в будущем благодаря квантовым технологиям могут стать компактными и даже устанавливаться на носимых устройствах, чтобы каждый человек мог быстро проверить состояние своего здоровья. Другая сфера применения — передача данных в оптоволоконных телекоммуникационных сетях на рекордных скоростях: не сотнях гигабайт, как сейчас, а сотнях терабайт.

Владимир Гердо/Будущее России. Национальные проекты

НА ЭТУ ТЕМУ

3 МАТЕРИАЛА

Напоследок мы посетили лабораторию квантовой оптики, которая известна во всем мире благодаря своим исследованиям необычных квантовых состояний света. Это и квантовая телепортация (передача на расстояние состояния кванта), и оптические коты Шредингера (воспроизведение мысленного эксперимента одного из создателей квантовой механики Эрвина Шредингера в реальных условиях). Сейчас сотрудники лаборатории сфокусированы на том, чтобы совместить робототехнику и квантовые вычисления и, например, проводят эксперименты, часть которых контролируется искусственным интеллектом.

Алексей Федоров уверен, что принятие в 2019 году дорожной карты развития квантовых технологий в России для нацпроекта "Цифровая экономика" стало знаковым событием, которое позволит еще более активно идти вперед не только РКЦ, но и всей отечественной отрасли в целом. Это важно для того, чтобы Россия могла успешно конкурировать в мировой квантовой гонке.

Ксения Петрова