Ruslan Yunusov, Generaldirektor des russischen Quantenzentrums, sprach darüber, was die neue Technologie der Menschheit bringen wird
Die Menschheit nähert sich einem weiteren technologischen Meilenstein, der die Welt so dramatisch verändern wird wie das Feuer zu zähmen, das Rad neu zu erfinden oder Elektrizität zu entdecken. Das letzte Mal wurde ein ähnliches Rubicon vor unserer Generation übergeben und war mit dem Aufkommen von Computern verbunden. Nach Ansicht von Wissenschaftlern sind wir nun einige Jahre von der nächsten Revolution entfernt - der Entstehung eines Quantencomputers. Und das sind nicht nur nette Worte: Die Europäische Union hat angekündigt, 1 Milliarde Euro in das Quantum Flagship-Programm zu investieren. Zum Vergleich: Dies ist ein Viertel der Kosten des Large Hadron Collider - der größten wissenschaftlichen Installation, die jemals in der Geschichte der Zivilisation geschaffen wurde.
Unser Platz in der neuen Welt hängt weitgehend davon ab, ob Russland eines der Gewinnerländer des Quantenrennens wird oder den nächsten Technologiesprung verpasst. Am Rande zu stehen wäre besonders beleidigend, denn grob gesagt haben zwei Drittel der weltweit führenden Quantenphysikprofessoren russische Nachnamen, obwohl sie häufig an verschiedenen Universitäten der Welt arbeiten. Um unser Potenzial auszuschöpfen, hat das Russian Quantum Centre auf einer Konferenz in London die besten Köpfe zusammengebracht.
Ich sprach mit dem Generaldirektor des russischen Quantenzentrums, Kandidat für physikalische und mathematische Wissenschaften Ruslan Yunusov, darüber, warum die Menschen Quantentechnologien brauchen.
Ruslan beantwortet zunächst die naive Frage: Warum brauchen wir überhaupt Quantencomputer? Was passt der aktuelle nicht zu dir? Nach dem Gesetz von Moore und damit verdoppelt sich die Leistung elektronischer Geräte alle zwei Jahre. Warum also nicht neue Probleme lösen, indem die Rechenkapazität klassischer Computer erhöht wird?
- Ganz am Anfang wurde Moores Gesetz anders formuliert: Die Anzahl der Transistoren verdoppelt sich alle 1,5 Jahre. Aber jetzt verlangsamt sich der Fortschritt und alle zwei Jahre kommt es zu einer Verdoppelung. Schauen wir uns nun andere Parameter an, zum Beispiel die Taktrate, die die Geschwindigkeit des Computers bestimmt. Hier haben wir bereits vor 10 Jahren die Decke erreicht. Wenn Sie sich erinnern, hatten gute Geräte vor 30 Jahren eine Frequenz von 1 Megahertz, 20 Jahre später erreichten wir 1 Gigahertz, dh der Prozessor begann 1000-mal schneller zu arbeiten. Und dann erreichten sie 3 gigaHertz und es setzte eine Stagnation ein. Weil wir an die physischen Grenzen gekommen sind. Selbst rein theoretisch können wir die Taktfrequenz nicht über 10 Gigahertz erhöhen. Hier ist ein Beispiel für Sie, wenn die Technologie an einige physikalische Grenzen stößt. Wenn Sie weiter schauen, dann werden wir buchstäblich in fünf Jahren auf eine andere Barriere stoßen. Sie sagten, dass sich nach der neuen Version von Moores Gesetz die Anzahl der Transistoren in Mikroschaltungen verdoppeln sollte. Und bald werden wir zu der Tatsache kommen, dass ein einzelner Transistor aus Atomen bestehen muss. Und das ist schon unmöglich.
Was ist zu tun?
- Eine der Lösungen sind nur Quantencomputer. Mit ihnen können Sie schnell einige Aufgaben lösen, auf die ein klassischer Computer normalerweise nicht zugreifen kann. Die einfachste Anwendung besteht darin, Codes zu knacken und geheime Nachrichten zu entschlüsseln. Was ein klassischer Computer Milliarden von Jahren in Anspruch nehmen wird, erledigt ein Quantencomputer mit einer Kapazität von 1000 Qubits (ein Qubit ist ein Informationselement in einem Quantencomputer, wie ein bisschen in einem klassischen Computer - Autor) in Minuten. Eine andere Anwendung eines Quantencomputers ist die Suche nach Daten in großen Datenbanken. Jetzt werden große Datenmengen einfach ohne Verarbeitung gespeichert, in der Hoffnung, dass eines Tages eine große Rechenleistung zur Verfügung steht, mit der diese Daten analysiert werden können. Quantencomputer können das.
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Wie hoch sind die Chancen, dass der erste Quantencomputer russisch sein wird?
- Minimal, da ein Quantencomputer in einem Tag nicht erscheint. Dieselbe Abfolge von Schritten: Zuerst müssen Sie ein Qubit erstellen, dann 2, 10, 30 … Bereits mit 300 Qubits können Sie eine Reihe von Problemen lösen, die außerhalb der Leistungsfähigkeit von Supercomputern liegen. Jetzt erwarten wir, dass in den nächsten 3 Jahren 50-Qubit-Universalcomputer auf den Markt kommen. Dies wird höchstwahrscheinlich in den USA oder in Europa unter Beteiligung amerikanischer Unternehmen geschehen. Zum Vergleich wurde in Russland ein Projekt gestartet, um einen Computer mit 2 Qubits zu erstellen. Das heißt, wir bleiben hinter den führenden Akteuren zurück, aber wir treten dennoch in den Kreis der Länder ein, die diese Technologien entwickeln. Bisher ist unser Investitionsniveau nicht vergleichbar. Allein Google investiert 100 Millionen US-Dollar in die Quantenentwicklung, und wir haben ein Konsortium, das sich mit insgesamt zwei Qubits befasst und viel weniger hat. Aber hier, wie bei einem Marathon: Es ist wichtig, nicht nur zu gewinnen,aber einfach rennen. Denn wenn Sie mindestens in der zweiten Welle fertig sind, erhalten Sie Marktanteile. Heute ist es eine angemessene Aufgabe für Russland, in der Gruppe der Führer zu sein.
Können Sie die Größe des Marktes abschätzen? Wie groß ist der Jackpot, um den die Teilnehmer des Quantenrennens kämpfen?
- Zahlen anzugeben ist völlig undankbar, aber wir haben irgendwie geschätzt, dass der Markt für Halbleiter und Laser etwa 3 Billionen US-Dollar pro Jahr beträgt. Es gibt Erwartungen, dass der neue Markt nicht weniger sein wird. Wenn Quantentechnologien wirklich in jedes Haus eindringen, wird der Markt absolut gigantisch sein.
Und was können sie zu jedem Haus bringen? Was nützt ein gewöhnlicher Mensch, wenn ein Quantencomputer knifflige wissenschaftliche Probleme löst?
- Zum Beispiel mag ein gewöhnlicher Mensch Bankkarten, von denen es unmöglich ist, Geld zu stehlen. Dieser absolute Schutz wird durch die Quantenkryptographie gewährleistet. Eine solche sichere Kommunikation kann übrigens bereits im Westen gekauft werden, und wir planen, diese Geräte bis Ende des Jahres zu haben. Quantencomputer und Quantensimulatoren können es ermöglichen, Materialien mit neuen Eigenschaften zu finden. Heute wiegt das Auto 2 Tonnen und wiegt … 20 Kilogramm. Sie können es von Hand aufheben und irgendwo ins Regal stellen. Aus physikalischer Sicht gibt es hier keine Verbote, aber herkömmliche Computertechnologien erlauben es uns nicht, solche Lösungen zu finden. Und ein Quantencomputer kann ein Material mit diesen Eigenschaften simulieren. Oder Supraleitung bei Raumtemperatur. Sie kämpfen seit vielen Jahrzehnten um dieses Problem, können es aber nicht lösen. Und das wird unser Leben komplett verändern:Wir werden vergessen, was Energieverluste sind. Wir werden in der Lage sein, starke Magnetfelder zu erzeugen, die fliegende Autos und Magnetschwebebahnen halten. Sie werden mit der Geschwindigkeit eines Flugzeugs reisen und sind sehr billig.
Sie sprechen von einer Zusammenarbeit mit westlichen Partnern. Was können wir ihnen anbieten? Wir haben nicht viel Geld. Es gibt starke Wissenschaftler, aber viele von ihnen arbeiten heute an westlichen Universitäten …
- Seltsamerweise haben wir viele Wissenschaftler, die sich im Westen erfolgreich verwirklicht haben, aber zurückgekehrt sind und Laboratorien in Russland eröffnet haben. Es ist sehr nützlich für uns, solche Projekte zu unterstützen. So entstehen in unserem Land Schulen mit Welterfahrung.
Jaroslaw KOROBATOV
