Мы живем в мире, который на самом глубоком уровне управляется законами квантовой механики. Мы этого не видим, потому что в макроскопическом (нашем повседневном, человеческом) масштабе квантовые явления скрыты. Для нашего повседневного функционирования достаточно классической механики, термодинамики и электродинамики, которые мы изучаем в школе. До недавнего времени единственным практическим устройством, основанным на квантовом эффекте (стимулированном излучении), был лазер. Хотя квантовая механика была открыта около ста лет назад, большинство людей мало о ней знают. В том числе и потому, что это сложная математическая теория, но позволяющая делать практические выводы и прогнозы. Сегодняшние технологии позволяют манипулировать отдельными атомами или фотонами — миром, которым правят квантовые эффекты. Эти возможности находят практическое применение, прежде всего в области информатики, телекоммуникаций и криптографии. Нравится нам это или нет, но мы начинаем жить в новом квантовом мире о котором стоит узнать побольше.
Именно такая мысль легла в основу дебатов на Фестивале науки в Варшаве, на которых ученые и инженеры обсуждали квантовые методы, уже применяемые для безопасной спутниковой связи и криптографии.
Я обратилась к профессору Аркадиушу Орловскому из Института технической информатики, кафедры искусственного интеллекта из Высшей аграрной школы в Варшаве с вопросом о связи квантовых технологий и искусственного интеллекта:
Аркадиуш Орловский: Искусственный интеллект пока опирается на классические компьютеры. Само словосочетание «искусственный интеллект» звучит гордо и даже грозно, но по сути, это не что иное, как определенная компьютерная программа. Помогут ли нам квантовые компьютеры в развитии искусственного интеллекта, остается открытым вопросом. Появляются различные версии, например, квантового машинного обучения. К чему это приведет? Сейчас не рискну дать ответ.
- Поскольку квантовым технологиям отводится важная роль в безопасной передаче данных, профессор Орловский объяснил:
Аркадиуш Орловский: В настоящее время безопасность электронных транзакций базируется на криптографии, прежде всего, криптографии с открытым ключом, хотя сессионные или сеансовые ключи, которые отвечают за непосредственную коммуникацию с клиентами, являются ключами стандартной или обратимой криптографии. А речь идет о том, что симметричная криптография, то есть такая, где две сообщающиеся стороны имеют одинаковый ключ, является значительно более быстрой, чем криптография с открытым ключом. Поэтому часто делается гибридная версия. То есть, некоторое количество симметричных ключей зашифровывается открытым ключом и высылается в безопасной форме. Затем такую «посылку» распаковывают, и уже для текущей коммуникации используются ключи симметричные.
- А это значит, что при использовании квантового метода, ключ возникает и «живет» только в момент передачи и исчезает по мере получения, поэтому никакие хакеры не в состоянии его перехватить. Что касается будущего квантовых технологий, профессор Аркадиуш Орловский сделал образное сравнение:
Аркадиуш Орловский: Это развивается очень динамично, точь-в точь как в цитате из книжки Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье»: «Нужно бежать со всех ног, чтобы только оставаться на месте, а чтобы куда-то попасть, надо бежать как минимум вдвое быстрее». Но куда всё это нас приведет, я не знаю. Говорят, что предсказывать всегда трудно, особенно если это касается будущего. Будущее покажет.
- По словам еще одного участника дебатов – инженера Тадеуша Коцмана из фирмы AROBS Polska, сейчас идет уже второй этап квантовой революции. На вопрос, о том, что дал первый этап, и о применении квантовых технологий в космосе, Тадеуш Коцман ответил:
Тадеуш Коцман: На первом этапе квантовой революции было замечено, что частицы энергии именно квантовые, то есть каким-то образом порционно распределены энергетически, благодаря чему родились такие изобретения как транзистор, лазер, что сегодня уже стало обыденностью, а позже – атомные часы. Я работаю в фирме, где реализуются два проекта, связанные с дистрибьюцией квантового ключа. В одном из них мы создаем электронный контроллер, который сможет обслуживать многие аспекты источника квантового сплетения, то есть, устройства, где производятся сплетенные пары фотонов, а во втором проекте мы создаем электронные приборы, могущие считывать сигналы с детектора отдельных фотонов. Это электроника, которая будет использоваться в оптической наземной станции, которая получает сигналы и создает квантовый ключ.
«Квантовая технология – это прикладная философия» - иллюстрация на экране во время дебатов "Новый квантовый мир". Фото: И. Завиша
«Квантовая технология – это прикладная философия», сказала профессор Магдалена Стобиньская с факультета математики, информатики и механики Варшавского университета:
Магдалена Стобиньская: Это можно понимать таким образом, как вопрос о том, что существует и что не существует. В классической механике и классической физике, с которой мы имеем дело в ежедневной практике и имеем большой опыт, мы предполагаем, что каждая информация существует, пусть мы ее и не знаем. Однако это предположение не является верным в квантовом мире. Там информация действительно не существует. Никто не знает и ничего не знает о том, где в данный момент, например, находится электрон или фотон. Мы только в текущем порядке создаем эту информацию путем измерений. Я понимаю, что это очень трудно себе представить людям, не связанным с данной областью, но опыты по квантовой механике в лабораториях нас учат, что именно так функционирует квантовый мир.
- Развитие квантовых технологий в Польше профессор Магдалена Стобиньская оценила так:
Магдалена Стобиньская: Я думаю, что Польша имеет необыкновенный потенциал, общественный капитал в области этих знаний. И это абсолютная основа, поскольку наши знания, надо сказать, весьма уникальны, и у нас в стране есть кадры, замечательно образованные по этой специальности. При этом не хватает организованных, целевых и последовательных инвестиций на государственном уровне, на уровне национальной стратегии развития в этом направлении. И очень жаль, поскольку мы могли бы выстроить такую уникальность Польши на международной арене.
Автор передачи: Ирина Завиша