«Росатом» первым в мире применил квантовые вычисления для ядерного проекта

От экспериментов к промышленным задачам

Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» использовала 50-кубитный ионный квантовый компьютер для решения модельной задачи теплопереноса через систему линейных алгебраических уравнений. Пока речь идет о модельной задаче небольшого масштаба. Работа проводилась через облачную квантовую платформу, размещенную в Физическом институте имени Лебедева РАН.

Применение квантовых вычислений в атомной отрасли открывает множество перспектив. Моделирование теплопереноса — лишь начало. В ближайшие годы российские ученые планируют использовать квантовые алгоритмы для моделирования радиационной безопасности, оптимизации конструкций реакторов и разработки новых материалов для ядерной энергетики.

Российский квантовый центр уже разработал алгоритм генеративного искусственного интеллекта для создания новых лекарств, сейчас он тестируется. Аналогичные подходы могут дать импульс созданию радиационно-стойких материалов и катализаторов для атомной промышленности.

К 2030 году «Росатом» планирует запустить серийное производство квантовых компьютеров и продемонстрировать первые результаты применения квантовых технологий в производственной деятельности. Уже сейчас корпорация определяет приоритетные промышленные задачи для квантовых процессоров и создает стек проектов до 2030 года.

Амбициозная программа и миллиарды инвестиций

С 2020 года Россия реализует амбициозную программу развития квантовых технологий с общим финансированием 24,1 миллиарда рублей. Координирует процесс госкорпорация «Росатомом», которая вложила половину требуемой суммы. За четыре года российские ученые создали квантовые компьютеры на всех четырех приоритетных платформах: 50-кубитную ионную ловушку, 50-кубитную систему на нейтральных атомах, 35-кубитный фотонный процессор и 16-кубитную сверхпроводящую схему.

Екатерина Солнцева - директор по квантовым технологиям госкорпорации «Росатом»Практика применения квантовых технологий в мире только набирает обороты, и мы внимательно следим за новыми кейсами из разных сфер экономики, где квантовые вычисления уже приносят пользу. Замечу, что наиболее востребованы «квантовые» задачи в сегменте математического моделирования. В рамках программы внедрения квантовых вычислений в атомной отрасли мы также протестировали квантовые вычислители для усиления CАЕ-систем. И первое применение реального квантового компьютера для индустриальных задач атомной отрасли показало хороший результат

Российскую стратегию отличает именно многоплатформенный подход. В 2024 году в России функционировало уже несколько 50-кубитных систем разных типов, включая последний прототип на атомах рубидия, представленный Московским государственным университетом и Российским квантовым центром.

Экосистема квантовых технологий

Успех российской квантовой программы базируется на сильной научной традиции, заложенной еще в советский период. Ведущие исследовательские центры — ФИАН, Российский квантовый центр, МГУ, НИТУ МИСиС — объединили усилия для создания экосистемы квантовых технологий.

Российская квантовая программа сталкивается и с серьезными техническими вызовами. Декогеренция кубитов, коррекция ошибок и масштабирование систем остаются ключевыми проблемами. Число кубитов в российских процессорах пока ограничено для полноценных промышленных вычислений — полномасштабные индустриальные квантовые компьютеры ожидаются не ранее 2028-2030 годов.

Международная конкуренция

Мировая гонка квантовых вычислений набирает обороты. IBM планирует создать систему Quantum Starling с 200 логическими кубитами и способностью выполнять 100 миллионов квантовых операций к 2029 году. Google демонстрирует успехи в квантовой коррекции ошибок и нацеливается на промышленный квантовый компьютер до конца десятилетия.

Однако российский подход имеет важное отличие — фокус на практическом применении, в том числе и в атомной промышленности.

Российский опыт применения квантовых вычислений в атомной энергетике имеет большой экспортный потенциал в отношении стран с развивающимися атомными программами. Планируемый на 2026 год форум BRICS по квантовым технологиям в России станет платформой для демонстрации достижений и поиска международных партнеров.