Kvant hisoblash
– bu kvant mexanikasining printsiplaridan
muammolarni hal qilishda foydalanadigan hisoblash qurilmalarining yangi
sinfidir. Bir qator vazifalarda kvant kompyuteri mavjud superkompyuter
texnologiyalari bilan taqqoslaganda bir necha barobar tezlashishni
ta’minlay olishi prognoz qilinmoqda. Bunga kiberxavfsizlik, sun’iy
intellekt va yangi materiallarni yaratish sohalari misol boʻla oladi. Kvant
hisoblash asosida yaratilgan qurilmalar kriptoanaliz, murakkab tizimlarni
modellashtirish, shuningdek, mashinali oʻqish va sun’iy intellekt
muammolarini hal qilishda klassik kompyuterlardan bir necha baravar
ustun turadi.
Asosiy texnik tavsiflarga kvant kompyuterida amalga oshirilgan
kubitlar soni - kvant registrining hajmi; registrdagi kubitlarning ulanish
darajasi; kvant registrini boshlashning toʻgʻriligi; kubit holatlarini
oʻlchash aniqligi; kubitning yashash davri; kvant registrida bajarilishi
mumkin boʻlgan mantiqiy operatsiyalar toʻplami kiradi. Kvant
simulyatorining hisoblash qobiliyati uning yordami bilan modellashtirilishi
mumkin boʻlgan tizimlar va hodisalar sinfi, shuningdek simulyatsiya
natijalarining aniqligi bilan belgilanadi. Shuning uchun, ularning amalga
oshirilishini baholashda, ulardagi kvant zarrachalar sonini emas, balki
ushbu turdagi simulyator tomonidan hal qilingan muammolar uchun spektr
va talabni taqqoslash tavsiya etiladi. Rossiyada kvant hisoblash sohasida
muhim ilmiy asos yaratilgan va kvant kompyuterlari va kvant
simulyatorlarini qurish uchun turli xil elementlar ishlab chiqilmoqda.
Quyidagilar dunyodagi eng istiqbolli va yetakchi platformalar hisoblanadi:
oʻta oʻtkazuvchan zanjirlar, neytral atomlar va ionlar (tuzilish darajasi
QTRL - 4 - QTRL - 5). Bu sohalar Rossiyada juda yaxshi rivojlangan
(QTRL - 2 - QTRL - 4). Fotonlar va integral optika, kvaziqism
(polyaritonlar) yordamida kvant hisoblashlari uchun asos yaratildi,
279
shuningdek kremniydagi atomlar boʻyicha izlanishlar olib borilmoqda.
Quyidagi sohalarda keng nazariy tadqiqotlar olib borilmoqda: kvant
holatlari va jarayonlarining tomografiyasi, kvant kompyuterlaridagi
xatolarni tuzatish, variatsion kvant algoritmlari, kvant mashinali oʻqish
algoritmlari, 7 ta kvant hisoblashning emulyatsiyasi, kvant operatsiyalarini
optimallashtirish,
mavjud
kvant
kompyuterlarining
manbalarini
oʻrganish.
86
Kvant aloqa
– bu individual kvant qismlari kalitlarini uzatish uchun
ishlatadigan kriptografik axborotni himoya qilish texnologiyasidir. Kvant
aloqalarning asosiy ustunligi fizika qonunlari bilan kafolatlangan
ma’lumotlarning xavfsizligida hisoblanadi.
Axborot xavfsizligiga tahdidlarni bartaraf etishga qaratilgan
texnologiyalar, shu jumladan kvant kompyuterlari, kalitlarni uzatish uchun
8 ta kvant tizimlaridan foydalanishni oʻz ichiga oladi. Ustuvor tarmoqlarga
milliy axborot va telekommunikatsiya tarmoqlarini himoya qilish, moliya
sektori, davlat idoralari, yirik texnologiya kompaniyalari va muhim
axborot infratuzilmasi egalari uchun axborotni himoya qilish kabilar kiradi.
Keyingi 3-4 yil ichida dastur davomida orqada qolishni butunlay yoʻq
qilish kerak. Kvant tarmoqlari qurishni qoʻllab-quvvatlash magistral
tarmoqlarni va tarmoqlangan shahar tarmoqlarini yaratadigan kuchli bozor
ishtirokchilarini shakllantiradi. Yangi yechimlar ulanish xarajatlari kam
boʻlgan yulduzli arxitekturadan nuqtali yechimlarga va oraliq tugunga
ishonishni talab qilmasdan yechimlarga oʻtishni ta’minlashi kerak.
Kvant sensorlar va metrologiya
– bu kvant effektlariga asoslangan
yuqori aniqlikdagi oʻlchash asboblari toʻplamidir. 4 ta alohida mikroskopik
tizimlarning holatini yuqori darajada nazorat qilish, oʻta aniq kvant
sensorlar yaratishga imkon beradi. Kvant aloqa texnologiyasi tijorat
maqsadlarida foydalaniladi va buni bozor qabul qilgan. Texnologik
jihatdan rivojlangan mamlakatlarda KT boʻyicha tadqiqotlar va
ishlanmalar davlatning nazorati ostida olib boriladi. Ushbu ilmiy-texnik
sohadagi yirik davlat investitsiyalari kvant texnologiyalarining davlat
manfaatlarini, xususan, axborot sohasidagi himoyasini ta’minlash uchun
strategik ahamiyati bilan izohlanadi. Geosiyosiy rahbarlar KTni
rivojlantirish boʻyicha maqsadli dasturlarni yaratadilar. Amerika Qoʻshma
86
https://digital.gov.ru/uploaded/files/07102019kvantyi.pdf
280
Shtatlarida Kongress 20 milliard dollarlik KTni rivojlantirish loyihasini
ma’qulladi, Evropada byudjeti 3 milliard evrodan ortiq boʻlgan “Quantum
Flagship” dasturi mavjud, Xitoy 12 milliard dollargacha boʻlgan Milliy
Kvant Laboratoriyasini yaratmoqda. Davlat dasturlaridan tashqari, KTni
rivojlanishi Google, Microsoft, Intel va IBM kabi dunyodagi eng yirik
korporatsiyalarning investitsiyalari hisobiga sezilarli darajada tezlashdi.
Airbus va Volkswagen kabi boshqa kompaniyalar esa KT yordamida
muayyan
texnologik
masalalarni
hal
qilishmoqda.
Xususiy
kompaniyalarning KT-ga kiritgan sarmoyasi yiliga milliard dollarga
yaqinlashmoqda. Kvant loyihalariga xususiy investitsiyalar, ayniqsa Xitoy,
Yaponiya va Singapurda tez sur’atlar bilan oʻsib bormoqda. KT asosan rus
olimlari an’anaviy ravishda kuchli boʻlgan sohalarda fundamental fan
yutuqlariga asoslanadi. Kvant fizikasi boʻyicha Sobiq Ittifoq-Rossiya
maktabi dunyodagi eng kuchli maktablardan biridir. Sobiq Ittifoq va rus
olimlarining fizikadagi barcha Nobel mukofotlari kvant fizikasi sohasidagi
yutuqlar bilan bogʻliq. 90-2000 yillarda olimlarning chet elga ommaviy
ravishda chiqib ketishi natijasida ilmiy maktab jiddiy zarar koʻrdi, ammo
kvant fizikasi sohasida eng kuchli rusiyzabon xalqaro ilmiy muhit saqlanib
qoldi. Shu bilan birga, oʻnlab ilmiy guruhlar Rossiyada qolib, jahon
miqyosidagi tadqiqotlar olib borishdi. Soʻnggi oʻn yillikda paydo boʻlgan
tendentsiya chet eldan rossiyalik olimlarning qaytishi va Rossiya
tajribasiga ega boʻlmagan chet el olimlarini jalb qilish KTning muayyan
sohalarida yutuq va yetakchi oʻrinlarni egallash imkoniyatini beradi.
Ushbu pozitsiya dunyodagi kvant texnologiyalari sohasi faqat shakllanish
bosqichida ekanligini anglatadi. Shu sababli, keskin start bilan kvant
texnologik poygasiga qoʻshilish imkoniyati mavjud. KT rivojlanishini
maqsadli qoʻllab-quvvatlash kvant hisoblash kabi sohalardagi boʻshliqni
kamaytirishga yordam beradi va bir qator sohalarda, masalan, kvant
aloqalari sohasida, eksport salohiyatiga ega raqobatdosh mahsulotlarni
yaratish va xalqaro bozorlarga chiqishga imkon beradi.
Ushbu sohadagi yetakchi tashkilotlarga Amaliy fizika instituti RAS
(Nijniy Novgorod); RAS spektroskopiya instituti (ISAN); Moskva davlat
pedagogika universiteti (MSPU); N.E. Bauman nomidagi Moskva davlat
texnika universiteti; Novosibirsk davlat texnik universiteti (NSTU,
Novosibirsk); Rossiya kvant markazi (RKS, MKTsT MChJ); Skolkovo fan
281
va texnologiyalar instituti (Skoltech); ITMO universiteti (ITMO); Kvant
texnologiyalari markazi, M.V. Lomonosov nomidagi Moskva davlat
universiteti (MGU) kabilar kiradi.
Yangi avlodning turli xil sensorlari uchun texnologiyalarning
rivojlanishi bir vaqtning oʻzida bir nechta sohalarga kuchli turtki berishi
mumkin: mudofaa va xavfsizlik, navigatsiya (kosmik, uchuvchisiz
transport vositalari); qurilish, neft qazib olish va qidiruv ishlari; tibbiy
diagnostika / terapiya; sanoat 4.0. Kvant sensorlar turli xil fizik
kattaliklarni oʻlchashga imkon beradi. Umuman olganda, sensorlarning
asosiy xususiyatlari quyidagilardir: aniqlik, aniqlangan signal kattaligining
oʻzgarishiga sezgirlik; tahlil qilinadigan signalning oʻziga xosligi; fazoviy
va vaqtinchalik oʻlchov; dinamik diapazon; ish oraligʻi (chastotali,
haroratli va boshqalar); javob yoki tahlil vaqti; nisbiy chastotalarni
takrorlanishi
(vaqt/chastota
standartlari);
aniqlanadigan
sirtning
regeneratsiyasi tufayli (masalan, biosensorlarda) takroriy foydalanish
imkoniyati; energiya iste’moli; oʻlchamlar/ harakatchanligi; texnik xizmat
koʻrsatish va foydalanishning murakkabligi; xizmat qilish muddati;
qiymati (kapital va operatsion xarajatlar).
Jahonda kvant texnologiyalari va xususan kvant sensorlari
rivojlanishining barqaror tendentsiyasi mavjud. Global foydalanish
imkoniyati (sensor turiga qarab) butun dunyo boʻylab TRL 3-9 darajasida
baholanadi. Bozorda kvant sensorikasi sohasidagi yechimlar asosan xorijiy
kompaniyalar
tomonidan
taqdim
etiladi.
Rossiyada
(TRL
texnologiyasining rivojlanish darajasi 1–5) asosiy ishlab chiquvchilar
universitetlar va ilmiy-tadqiqot institutlari hisoblanadi. Hozirgi vaqtda
Rossiya
Federatsiyasida
ilmiy
tashkilotlar
va
ishlab
chiqarish
kompaniyalarining texnologik asoslariga tayangan kvant sensorikasi
sohasida bir qator istiqbolli yechimlar mavjud. Amaliyotga joriy etish va
tijorat istiqbollariga ega boʻlgan bunday yechimlar quyidagilarni oʻz ichiga
oladi:
optik
atom
soatlari;
rubidiy
atomlaridagi
gravimetrlar/akselerometrlar;
qattiq
jism
aylanasi
ansambllariga
asoslangan giroskoplar; olmosdagi boʻsh joyni azot oʻrnini bosadigan asos
va elektr maydonidagi – ranglash markazlaridagi magnit maydoni lokal
sensorlari va harorat; magnitlangan muhitda izchil aylanish holatlariga
asoslangan elektromagnit maydoni sensorlari; spintronik sensorlar;
282
magnetoplazma sensorlari; qattiq fotomultipleyerlar; mikrorezonatorlardan
foydalangan holda spektrograf (elektron burun); birlik fotonlarning
manbalari va qabul qiluvchilari. Texnologiyani qoʻllab-quvvatlash arzon
lazerli modullarni ishlab chiqish orqali amalga oshadi.
Har uchta asosiy sub-texnologiyalarini qoʻllab-quvvatlash mamlakat
iqtisodiy taraqqiyoti uchun juda muhimdir. Mamlakatning strategik
manfaatlari nuqtai nazaridan, asosiy texnologiyalardan biri kvant
hisoblashlarning kelgusidagi bozorlar uchun ham, davlat xavfsizligi uchun
ham ta’siri juda katta boʻladi. Shuningdek, ushbu sohada xorijiy ishlab
chiqaruvchilar mahsulotlariga kirishni cheklash xavfi mavjud. Texnologik
yetuklik nuqtai nazaridan, bozorga kirish uchun eng yaqin narsa bu milliy
xavfsizlikni ta’minlaydigan kvantli aloqa texnologiyasidir. Ushbu sohada,
mamlakatda ishlab chiqarishni maksimal mahalliylashtirish darajasiga ega
boʻlgan oʻz mahsulotini (pirovard mahsulot va tarkibiy qismlar) ishlab
chiqarib, uskunadalardagi xatolar xavfini kamaytirish va natijada
himoyalangan ma’lumotlarga kirish imkoni yoʻqqa chiqarishdir. Kvant
sensori va metrologiyasiga asoslangan mahsulotlar koʻplab sohalarni
oʻzgartirish imkoniyatiga ega, ammo ularning bozor potentsialini ochish
sanoat bilan bogʻlashni talab qiladi. Ushbu subtexnologiyaning
mahsulotlarini ustuvor masalalarini koʻrib chiqish har bir alohida mahsulot
kesimida amalga oshirilishi kerak. Ilgʻor raqamli texnologiyalar
rivojlanishining samaralari texnologik yetakchilik, iqtisodiy rivojlanish,
ijtimoiy
taraqqiyotda
oʻz aksini topadi. Kvant texnologiyalari
raqobatbardosh bilimlashgan va yuqori texnologiyali iqtisodiyotni
yaratishda asosiy rol oʻynashi mumkin. KT sohasida milliy texnologik
loyihalarni amalga oshirish milliy xavfsizlik va texnologik mustaqillikni
ta’minlashga yordam beradi. Kvant texnologiyalari an’anaviy ravishda
kuchli boʻlgan ilmiy sohalarda fundamental fan yutuqlariga asoslanadi.
Ularning rivojlanishi mamlakatning texnologik yetakchiligiga, shuningdek
iqtisodiy rivojlanish va ijtimoiy taraqqiyotga yordam beradi. Kvant
texnologiyalarining har tomonlama rivojlanishi nafaqat iqtisodiy
rivojlanish sur’atlariga sezilarli ta’sir koʻrsatibgina qolmay, balki uning
tarkibiy qismini sifat jihatidan yaxshilashga, YaIMda ilmiy talabga javob
beradigan va innovatsion mahsulotlar ulushini sezilarli darajada oshirishga,
bozorning individual ishtirokchilari tomonidan innovatsion yechimlarni
283
moslashtirish tezligini kengaytirishga va uzoq muddatli texnologik zaxirani
yaratishga asos yaratadi. Boshqacha aytganda, bu nafaqat xalqaro
raqamlashtirish indeksini, balki mamlakatning rivojlanish darajasi va uning
jahon iqtisodiyotiga qoʻshilishining boshqa tan olingan koʻrsatkichlarini
ham oshiradi.
Dostları ilə paylaş: |