Нов технологичен институт се готви за „Станфорд на Европа”

„Със SIT искаме да застанем точно там – на територията на общуването между наука и индустрия”, заяви Сергей Белусов, инициатор на създаването на Технологичният институт в Шафхаузен
(снимка: Мария Малцева / TechNews.bg)

Университетът в Станфорд е дал на света някои от най-големите ИТ компании, определили облика на съвременната високотехнологична индустрия. Днес обаче един нов технологичен институт в Европа има амбицията да се превърне в Станфорд на Европа – и да роди новото поколение ИТ компании, които да дефинират облика на високотехнологичната индустрия на света в близкото бъдеще. Там се работи усилено по направленията квантови компютри и свързаните с тях квантови технологии. Това е Технологичният институт в Шафхаузен, недалеч от Цюрих в Швейцария (SIT).

„Да, квантови компютри вече има. Но квантовите компютри няма да започнат да създават нещо полезно за нас, преди да се създаде квантовият интернет”, казва Жилес Брасар – професор по компютърни науки от 1979 г. и почетен член на ръководството на Университета в Монреал, създател на основите на квантовата криптография. Седнал е в едно от пет сиви кресла, наредени пред малка група журналисти, събрани в лекционна зала в Технологичният институт в Шафхаузен. До него седят д-р Юрген Брюкер – изпълнителен вицепрезидент на SIT, един от ключовите учени на Университета Сен Гален и Университета на Лихтенщайн, както и Бертран Майер – професор по софтуерен инженеринг в ETH-Zurich.

Между тях седи и висок мъж с яркосини очи и тъмносин костюм, който изглежда нетърпелив. След репликата за квантовия интернет мъжът грабва микрофона и оспорва идеята. „Не, не, това е третият етап, но има и четвърти. След създаването на квантовия интернет идва ред на времето, когато ще се създават и смислени изчислителни задачи, които да се решават от квантовите компютри в квантовия интернет. И това ще е четвъртата генерация квантови изчисления”, настоява мъжът със синия костюм.

Професорът от Монреал се съгласява, кимайки с глава. И двамата почти едновременно обясняват, че днес квантовите компютри са едва в първата фаза на развитието си и ще трябва да минат още десетилетия, преди да ги видим в действие.

Мъжът със синия костюм също е учен – той е доктор на физическите науки. Това е Сергей Белоусов, когото повечето хора в България свързват с компания за софтуер за защита на данните – Acronis. Белоусов е инициатор на създаването на SIT и финансира начинанието, благодарение на Acronis. Макар да има редица успешни бизнеси в кариерата си, той кипи и е „във вихъра си”, когато участва в научните дебати.

Да обедини науката и бизнеса – това е амбицията на Технологичния институт в Шафхазен
(снимка: Мария Малцева / TechNews.bg)

Споровете на четиримата учени са до голяма степен теоретични. Като експерт по квантова криптография, Брасар е категоричен, че в света има не повече от около 50 учени, които наистина „разбират” от квантови компютри. Независимо от това надпреварата е стартирана. И е шумна.

Квантовото върховенство

Кога ще имаме работещи квантови компютри – това е въпросът, стартирал тезата за четирите генерации на квантовия компютинг. „Вече имаме такива”, в един глас отговарят и петимата учени. „Имаме още от 2019 година. Тогава Google обяви своя квантов процесор Sycamore. Той е факт”, отсича Белоусов с увереността на физик.

54-кюбитовият квантов процесор на Google бе огласен през октомври 2019 г. в публикация в сп. Nature. За него се знае, че е успял да извърши за 200 секунди изчисление, което би отнело на най-мощния в света суперкомпютър 10 000 години. Скоро след това IBM оспори постижението. Независимо от това научната общност остана във възторг. В SIT също виждат  Sycamore като крайъгълен камък в света на квантовите изчисления и развитието на компютърните системи.

Законът на Мур не може да действа безкрайно – с тази теза Белоусов посреща гостите на SIT по-късно вечерта, след срещата си с журналистите. Съвременните процесори имат твърде много „тесни места” – производителността, потреблението на енергия, размерът. В същото време вече са налице твърде сложни изчислителни задачи, които не могат да бъдат разрешени от класическите дигитални компютри.

Квантовите компютри ще отговорят на тези предизвикателства. Но преди те да станат факт, технологията има още много да се развива.

Екосистема от квантови технологии

Наличието на квантовия процесор не е достатъчно, за да имаме работещи квантови компютри. Новото поколение изчислителни машини ще се нуждаят от ново поколение модули за съхранение на данните, както и ново поколение комуникации.

Нови и усъвършенствани материали ще сa потребни за сработването на квантовите компютри. Съвременното поколение дигитални системи достигнаха своите възможности, благодарение на иновации като монокристалния силиций с чистота 99,999%, литиево-йонната батерия, оптичните влакна, силните магнити на база неодим-желязо-борон, GMR главите за твърдите дискове, които използваме за носители. За две от тези открития дори има нобелови награди.

„Да, квантови компютри вече има. Но квантовите компютри няма да започнат да създават нещо полезно за нас, преди да се създаде квантовият интернет”, казва проф. Жилес Брасар
(снимка: Мария Малцева / TechNews.bg)

По аналогичен начин новите, квантови компютри ще изискват и много нов хардуер. Един кюбитов процесор трябва да има „цяла стая” с техника, която осигурява неговото функциониране. Нови операционни системи ще са нужни, за да се управляват тези машини. Най-сетне, тези нови квантови компютри ще се нуждаят и от ново поколение алгоритми, които да „създават работа” на процесорите – и нови приложения, които да въведат в употреба тези алгоритми.

Връзката между квантовите компютри ще трябва също да е квантова. Цялата нова среда за изчисления и комуникации ще е принципно различна и носи със себе си огромни предизвикателства. Едно от тях е, че всички досегашни механизми на криптиране на данните ще бъдат разбити на пух и прах.

Квантови компютри = нова игра на котка и мишка

Появата на квантовите компютри с техните колосални ресурси вещае интересни времена за сигурността в глобалната мрежа. Каквото и криптиране да използваме за защита на данните и общуването си днес, те ще станат напълно безполезни в ерата на квантовите изчисления, казва проф. Жилес Брасар. Всичко, което е базирано на криптиране с публични ключове (PKI), ще бъде разбито мигновено от квантовите технологии, категоричен е професорът. С други думи, всичката стара информация, която имаме съхранена някъде, ще стане достъпна, колкото и надеждно да е е криптирана според досегашните стандарти.

В света на квантовите компютри на пръв поглед изглежда, че защитата ще е надеждна и безусловна. Но играта на котка и мишка между създателите на криптографски системи и хитреците, които ги „разбиват”, няма никакви изгледи да спре. Квантовата криоптография, за която сме склонни да вярваме, че е непоклатимо сигурна, не е панацея: тя вече е обект на интерес и дешифриране от страна на „квантови хакери” като Вадим Макаров. Предвид „индустриализацията” на киберпрестъпността, има всички основания да се очаква, че ресурсите, вложени в разбиване на квантовите криптографски механизми, само ще се увеличават.

Бизнесът е готов да прегърне науката, но тя него – не

С течение на времето науката и индустрията постепенно се доближават. Достигнали сме етапа, в който те са много близо едни до други, но все още не могат да действат заедно, в пълноценно партньорство. Да обедини науката и бизнеса – това е амбицията на Технологичния институт в Шафхазен. Според основателите му, това е формулата, която ще разгърне способността науката да създава много повече стойностни иновации, а бизнесът да ги превръща лесно в нещо полезно за ежедневието на хората.

След 15 години науката ще е много повече в синхрон с индустрията, смята Сергей Белоусов
(снимка: Мария Малцева / TechNews.bg)

„Причината да правим това, което се опитваме да създадем със SIT, е свързана с факта, че повечето бизнеси вече разбират, че трябва да се трансформират. Те трябва да правят наука”, сподели Сергей Белоусов, инициатор на създаването на института. Физически SIT е разположен на хвърлей разстояние от Цюрих – средище на науката и дом на десетки университети, институти и школи.

„Дистанцията между наука и индустрия постоянно се скъсява: те са като две кучета, които лаят едно срещу друго от двете страни на една ограда – махаме оградата и очакваме те да се сбият, но всъщност те не искат да се сбият – искат да си общуват. Същото става с науката и индустрията днес. Вече няма голяма дистанция. Работата е, че науката не е напълно готова да се обвърже с индустрията”, казва Белоусов.

Наука vs индустрия

Ангажирането на науката с индустрията, според него, изисква различен начин на действие. Предполага се управлението на проекти да се осъществява по начина, по който това се случва в бизнеса. Същото важи и за управлението на ресурсите, за начина на „продажби и маркетинг – което науката досега не е правила изобщо. Различни са и механизмите на финансиране и политиките за управление на човешки ресурси.

„Ние се опитваме да създадем институт, който да е готов директно да се обвърже с индустрията. Индустрията е действително готова да се обвърже с науката – всяка индустрия по света”, категоричен е Белоусов.

Според него, обратният процес – науката да прегърне индустрията – ще се случи в обозримо бъдеще, в рамките на около 5-10 до 15 години. „Да. След 15 години науката ще е много повече в синхрон с индустрията”.

Общата територия: разработването

Науката и индустрията имат една обща територия – това е разработването, казва Константин Новоселов, професор по физика в центъра за усъвършенствани 2D материали в Университета в Сингапур и носител на Нобелова награда за 2010 г. Той е и съосновател на SIT.

Сферата на науката се занимава с изследвания и разработване. Индустрията, от своя страна, освен с производството, също може да се занимава с разработване. Това е територията, на която двете уж противоположни страни се срещат.

Докато разказва концепцията на своя колега Новоселов, Сергей Белоусов се обляга в стола и сваля очилата си. Това му дава повод за размисъл. „Ето, имам очила. Но те са неудобни. Когато чета, ги слагам, когато гледам надалеч – трябва да ги свалям. И още – когато е слънчево, трябва да сложа други очила. Но после, ако искам да чета вестник, трябва да ги сваля. На всичкото отгоре постоянно се надраскват и трябва да купувам нови. А още по-неудобното е, че очите ми се променят и периодично трябва да ходя на лекар, за да ми изпише нови очила. Е, не може ли да се създадат очила, които да префокусират за близко и далечно разстояние според това накъде гледам, да се затъмняват и просветляват според околната светлина, да се адаптират спрямо измененията на моите очи и да не се надраскват?”

Търсенето на нови материали, с които да бъдат постигнати подобни свойства, е работа на науката; а разработването им следва да се случи заедно с индустрията. Разработването е този етап, при който вече е ясно, че ще бъде постигнат резултат. Затова индустрията се намесва там, казва Белоусов.

„Всяка индустрия има нужда от нови материали, нови сензори… И нито едно от тези неща не е технически невъзможно със средствата на новата наука. Със SIT ние искаме да застанем точно там – на територията на общуването между наука и индустрия”, казва Белоусов.