Квантовые технологии – одно из самых сложных и перспективных направлений в современной науке и ИТ. По мнению ученых, мы находимся на пороге Второй квантовой революции – возможности самим изменять состояние частиц и при помощи этого передавать информацию. Это стало основой для создания квантовых компьютеров.

Экспертным мнением делится Сергей Карпович, заместитель руководителя направления Т1 Искусственный интеллект, Холдинг Т1.

Сергей Карпович

заместитель руководителя направления Т1 Искусственный интеллект

В ближайшем будущем квантовые технологии могут обеспечить прорыв в разных сферах — от финансов до медицины — и изменить мировую экономику. Это составная индустрия, которая включает в себя несколько сфер: квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры.

В перспективе квантовые компьютеры (КК) способны решать сложнейшие вычислительные задачи, которые обычные компьютеры будут решать медленно – десятки лет.

• Моделировать различные природные и технические процессы
• Обрабатывать очень большие данные
• Проектировать сверхлегкие, сверхпрочные материалы и сверхпроводники, работающие при комнатной температуре
• Быстро раскладывать сложные числа на простые множители, что позволит взламывать многие современные криптографические шифры.

Квантовые компьютеры – это новые скорости коммуникаций, высокий уровень защиты данных, близкий к максимальному, более миниатюрная и производительная электроника. Использование квантовых компьютеров позволит моделировать различные сценарии, например, воздействия на организм человека новых лекарственных препаратов на молекулярном уровне.

Правительства разных стран и крупные ИТ-игроки серьезно готовятся к грядущим преобразованиям и постоянно увеличивают инвестиции в разработку таких технологий: объем вложений в 2020 и 2021 годах был почти в два раза больше, чем за предыдущее десятилетие. 

Больше всего патентов в этой области зарегистрировано в США и Китае. В июле 2023 года стало известно, что новый квантовый компьютер (КК) Google смог мгновенно — за 6,7 секунды — справиться с вычислительной задачей, на решение которой на данный момент самому мощному компьютеру Frontier потребовалось бы почти полвека. Коммерческое применение таким устройствам могут найти уже в течение следующих пяти лет, считают в IBM.

Россия тоже участвует в мировой «гонке» и имеет все шансы выйти на уровень лидеров в этой сфере. Во многом этому способствует синергия государства, бизнеса и науки. Правительство, госкорпорации и крупные компании — от энергетических до финансовых — активно подключаются к освоению и прикладному применению технологии совместно с учеными.

Например, компании создают совместные предприятия с ведущими российскими вузами, в рамках которых будут заниматься разработкой оптимизационных решений в области математики и искусственного интеллекта.

На развитие квантовых технологий в России планируют выделить более 51 млрд рублей, включая внебюджетное финансирование в размере 8,7 млрд руб. Сегодня в стране реализуется сразу несколько национальных «дорожных карт», а консорциум «Национальная квантовая лаборатория» работает над созданием инфраструктуры и КК.

В результате в 2023 году был представлен 16-кубитный российский суперкомпьютер на ионах, а в 2024 году может появиться 100-кубитное устройство.

Перспективы в финтехе

Почему эти достижения важны для финансовой отрасли? Серьезный перелом на рынке мы наблюдали, когда на фоне пандемии ускорилась цифровизация процессов. Следующей вехой может стать доказанное квантовое превосходство и дальнейшее широкое распространение технологии. Финансовые организации одними из первых начали изучать и тестировать ее применение, а сегодня активно инвестируют в стартапы и сотрудничают с компаниями, которые занимаются разработками в этой сфере.

Во многих финансовых задачах, таких как кредитный скоринг и банковские транзакции, уже успешно применяются сверхточные и быстрые расчеты, например, с помощью графовой аналитики и ИИ. Внедрение квантовых решений не станет здесь революционным и не принесет ощутимой эффективности — время выполнения таких операций сократится лишь на миллисекунды.

Однако многие эксперты сходятся во мнении, что дальнейшее развитие финтеха будет неразрывно связано с квантовыми технологиями. Одна из наиболее перспективных сфер для применения — решение задач оптимизации. Среди них, например, оптимизация портфеля ценных бумаг, логистических процессов, планирование, имитационное моделирование и т.д.

Другое актуальное направление — обработка огромных объемов неструктурированной информации, так называемых «озер данных». Сегодня информационные потоки, особенно в финансовой отрасли, стремительно увеличиваются и становятся глобальными. Обрабатывать такие объемы информации можно только с помощью самых современных суперкомпьютеров, которые доступны только крупнейшим корпорациям. А квантовые алгоритмы позволят сократить сроки анализа этих сведений на обычных компьютерах до считанных минут.

Вопросы безопасности

Несмотря на возможности, которые открываются перед человечеством с появлением квантовых устройств, существуют и определенные риски. Квантовый компьютер называют серьезной угрозой, которая может сделать современные методы криптографии уязвимыми и открыть дорогу беспрецедентным киберпреступлениям.

Аналитики ожидают, что финансовый и государственный секторы могут столкнуться с подобными атаками уже в ближайшие годы. В Банке международных расчетов допускают, что появление функционирующих квантовых устройств в широком доступе в ближайшие 10-15 лет может поставить под сомнение безопасность банковских данных во всем мире. Кроме того, злоумышленники уже сегодня могут сохранять данные, чтобы расшифровать их в будущем при первой возможности.

Эти опасения стимулируют появление новых продвинутых решений для защиты значимой для бизнеса и общества информации. На смену традиционной криптографии приходят новые методы — квантовые коммуникации и постквантовое шифрование, которые построены на усовершенствованных математических механизмах.

Первый способ применяется для шифрования в высоконагруженных каналах передачи данных, например, между дата-центрами, второй — для защиты пользовательских операций, например, платежных.

Вопрос безопасности поднимается и на государственном уровне. Ответом на угрозу может стать формирование качественной базы и создание условий для последовательного внедрения инноваций и перехода на соответствующие методы защиты.

На пути к прорыву

Последние годы квантовые технологии переживают этап стремительного роста. Однако реальность такова, что говорить о достижении квантового превосходства пока рано. Современные мировые решения, основанные на технологиях такого рода, только на пути к прорыву: большинство разработок еще не покидали лаборатории, а коммерческие проекты пока что представляют собой «демоверсию» устройства.

Для ускорения создания российского квантового компьютера, помимо преодоления технологических ограничений, сегодня необходимо сформировать программную базу, решить кадровый вопрос и развивать международное сотрудничество в этой сфере, в частности с азиатскими странами.

источник