ТЕМА НОМЕРА
оглавление	КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР

Работы у наших потомков не будет

Директор Физико-технологического института РАН академик Камиль Валиев считает, что информационные ресурсы природы практически исчерпаны

- Камиль Ахметович, прежде чем мы поговорим о новой компьютерной революции, хотелось бы узнать ваш ответ на вопрос, почему мы проиграли предыдущую?

- В шестидесятые я как руководитель Института молекулярной микроэлектроники и завода "Микрон" разрабатывал интегральные микросхемы в Зеленограде. Наши изделия шли примерно на одно-два поколения позже американских, что означает временной лаг от трех до шести лет. Мы это отчетливо сознавали и видели, как можно разрыв сократить, - тогда он еще не был катастрофическим. В конце шестидесятых я вместе с замминистра Владиславом Григорьевичем Колесниковым поехал в Кремниевую долину выяснить возможность покупки завода по производству интегральных схем для телевизоров. Я повез изготовленные мною интегральные микросхемы и дал специалистам из компании Motorola протестировать их. Они померили и сказали - прекрасные схемы, очень быстрые, полностью отвечают тому функциональному ряду, который есть на Западе (в то время самым быстрым элементом вычислительной техники была микросхема со временем переключения две наносекунды, именно такую я и привез). По поводу качества нашей продукции могу привести еще один пример. Вот сегодня комплекс противовоздушной обороны С-300 у всех на слуху, считается, что он чрезвычайно конкурентоспособен на мировом рынке. А вся электронная начинка в нем наша, в частности, микросхемы для С-300 разрабатывались под моим руководством.

Но каждое новое поколение требует нового оборудования, материалов, разработок, то есть новых инвестиций. Как только вы перестаете вкладывать деньги в развитие, технология останавливается на каком-то уровне. Американцы всегда инвестировали в эту область на порядок большие деньги. Только NASA в шестидесятые-семидесятые годы ежегодно тратила на микроэлектронику пять миллиардов долларов (треть всего своего бюджета). Пентагон вкладывал в электронику порядка двадцати - двадцати пяти миллиардов долларов ежегодно. А весь бюджет нашего министерства составлял примерно один-два миллиарда рублей. На эти два миллиарда мы должны были сами разрабатывать всю номенклатуру материалов, так как купить было трудно, потому что всюду эмбарго. Поэтому, кстати, и массовые электронные продукты у нас не пошли - этого минимума инвестиций хватало только на то, чтобы делать оборонную технику плюс советские телевизоры и приемники, которые мы могли производить на тех же оборонных предприятиях. Когда начался бум на рынке персональных компьютеров, нужно было немедленно вложить совсем уже громадные деньги. Чтобы производить микропроцессоры для современных PC, Intel, IBM, Motorola строят заводы стоимостью два-три миллиарда долларов каждый. Причем они берут льготные кредиты, строят завод, а потом с продаж возвращают эти деньги. Ну а у нас уже десять-пятнадцать лет вообще нет инвестиций в микроэлектронику, мы перестали вкладывать при полутора-двухмикронной технологии. В Зеленограде, правда, еще держатся на плаву - сейчас они имеют технологию 0,8 микрона, будут иметь 0,5 микрона, ставят задачу иметь 0,35 микрона, то есть развитие все-таки идет.

- Наверное, разработка новых информационных технологий, которые будут использоваться, например, в квантовом компьютере, тоже потребует масштабных инвестиций, и Россия опять обречена на поражение?

- На сегодняшний день, как ни удивительно, для ведения экспериментальных работ не требуется очень больших ассигнований. Для России, я думаю, это порядок в миллионы долларов. Ведь все эти идеи не требуют принципиально новой экспериментальной техники - все уже отработано. Потому и возникла идея квантового компьютера, что физика за последние десятилетия научилась подвешивать отдельный атом в вакууме, смотреть на него, измерять в нем что-нибудь, организовывать внутреннюю динамику переходов из состояния в состояние. И потом, не забывайте, что квантовый компьютер - это потрясающая экономия, всего-то тысяча атомов вместо миллиардов транзисторов. Вложения могли бы сильно возрасти на этапе серийного производства, но пока рано говорить об этом. Ведь квантовый компьютер - супермашина. В ближайшее время не нужно будет иметь его в каждом офисе, достаточно, скажем, чтобы он был в какой-нибудь национальной лаборатории, работающей по атомной проблеме, или в ФАПСИ и структурах, связанных с криптографией.

- Когда появится первый квантовый компьютер и какая из технологий, по вашему мнению, наиболее перспективна для его создания?

- Сейчас настолько быстро появляются новые идеи (как упростить изготовление, иметь меньшие технологические сложности и так далее), что в течение десяти лет какой-то прототип серьезной машины, скорее всего, уже будет. Насчет технологий мнений много. Например, Китаев и его коллеги из института Ландау разрабатывают сейчас элементы квантового компьютера с использованием сверхпроводимости. Это один из путей - почему нет? Но я лично наиболее перспективной считаю, как ни странно, технологию на старом добром кремнии. Природа нам подарила уникальный материал с превосходными технологическими параметрами. Кремний устойчив, хорошо очищается, не корродирует, из него легко вырастить прекрасный кристалл. Поэтому-то электроника, наткнувшись на этот подарок природы, и получила возможность такого быстрого развития. Есть уже проект квантового компьютера, использующего двухуровневую систему, на атомах фосфора в кремнии (технология легирования кремния фосфором хорошо отработана). Магнитный момент ядра атома фосфора имеет всего две ориентации - это и есть требуемые для счета два состояния - ноль и один. Управляя посредством ядерного магнитного резонанса, вы последовательно меняете ориентацию спина ядра атома фосфора в соответствии с квантовым алгоритмом.

- Кстати, о квантовых алгоритмах: сегодня уже известно, что не для всех задач они быстрее классических. Это накладывает на перспективы квантового компьютера какие-то ограничения?

- Сегодня число задач высокой вычислительной сложности, не решаемых на обычном компьютере, очень велико, и, действительно, только для нескольких из них точно доказано экспоненциальное ускорение решения на квантовом компьютере. Но у меня есть подозрение, что математики располагают средствами сводить одну задачу высокой вычислительной сложности к другой. Может оказаться, что все они сведутся к задаче, решаемой уже известными квантовыми алгоритмами Шора или, например, Гровера (алгоритм для поиска в неупорядоченной базе данных. - "Эксперт").

- Что вы думаете по поводу квантовой всемирной паутины?

- Термин уже гуляет. Имеются в виду квантовые компьютеры, объединенные квантовыми связями. Теоретически по квантовым каналам связи может идти торговля квантовыми программными продуктами, некоторые энтузиасты уже предвидят новый рынок квантовых технологий в информатике. Эти идеи вполне могут быть реализованы, поскольку для квантовых линий связи сегодняшнее световолокно годится. Есть и еще одна причина, по которой появление квантового Интернета было бы желательно. Считается, что на один ведущий активные вычисления кубит нужен десяток запасных кубитов, обеспечивающих дополнительные операции - коррекцию ошибок, контроль за информацией. Так попутно решается и проблема декогерентности . Так вот, квантовый Интернет также помогает решить проблему декогерентности, перебрасывая информацию с одного компьютера на другой и тем самым давая возможность снова подготовить первый к работе.

- А если заглянуть лет на тридцать-сорок вперед - какое будущее у информационных технологий?

- Я бы затронул два сюжета. Первый - опасности, которые несет информатика. Человек в сфере интеллектуальных способностей как биологический вид, по-видимому, завершил свою эволюцию. А машины у нас на глазах развиваются с огромной скоростью, обыгрывают в шахматы Каспарова, объединяются в глобальные сети. А что если они станут умнее людей и проявят "волю к власти"? Вы смеетесь, но откуда вы знаете, что такое ум, как вы распознаете, обладает им машина или нет? Я вспоминаю слова одного англичанина, создателя электронных игрушек на основе нейросистем. Он утверждал, что с точки зрения стороннего наблюдателя такие игрушки ведут себя как сознательные существа, если их предоставить самим себе, то они даже начинают общаться, конкурировать и создавать сообщества, похожие на человеческие. И вы ничем не докажете, что эта игрушка не думает или не обладает волей. Кстати, хотим мы это признавать или нет, но порабощение людей вычислительными машинами уже идет, вспомните про новое заболевание - интернет-зависимость.

Второе соображение, на которое я хочу обратить ваше внимание, связано со скоростью постижения мира, которую мы набрали в уходящем веке. Я прожил пятьдесят сознательных лет в науке. На мой взгляд, мы слишком торопимся взять от природы то, что она может нам дать. Вот сегодня мы близки к исчерпанию атома (Ленин насчет исчерпаемости атома и электрона, я думаю, ошибался). Мы поняли, как он устроен, даже научились на нем считать. Я думаю, и мое мнение разделяют многие коллеги, что мы близки к исчерпанию информационного ресурса природы в целом. Вот недавно наш друг, известный ученый Жорес Алферов, посетовал, что в следующем веке настоящих сенсаций от науки ждать не приходится, так, деталями останется заниматься. А попробуйте помыслить тысячелетними масштабами, и вам станет ясно, что работы у наших потомков уже не будет.

Беседу вели Дан Медовников и Владислав Тюменев

© Эксперт, #17 (228) от 8 мая 2000