2025 жылы Біріккен Ұлттар Ұйымы Халықаралық кванттық ғылым мен технологияға басымдық беруді ұсынды. Кванттық технологиялар алыс болашақ емес, біздің бүгінгі күніміз. Біз өнеркәсіптік революцияны жаңа деңгейге көтеретін кванттық дәуірдің табалдырығында тұрмыз.
КВАНТТЫҚ
ЖҮЙЕ ТУРАЛЫ НЕ БІЛЕМІЗ?
Цифрлық компьютердің күші жетпейтін күрделі математикалық және ғылыми міндеттерді кванттық компьютер арқылы шешуге болады. АҚШ-тың «The Boston Consulting Group» жаһандық басқару консалтинг компаниясының сарапшылары кванттық технологияны жетілдірудің бетбұрыс кезеңі басталғанын, 2025-2026 жылдары кванттық компьютер пайда болатынын мәлімдеді. Бұған әлемнің ірі компаниялары қызығып отыр.
Қарапайым тілмен айтқанда, кванттық компьютер – кванттық механика заңдарын қолданатын есептеу машинасы. Ал кванттық криптография – цифрлық әлемде ақпаратты тасымалдау қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Яғни, кибершабуылға тойтарыс бере алады. Бұл технология шифрлау мен деректерді өңдеудің жаңа әдісін ұсынады. Тіпті, кванттық криптография интернеттің сапасын арттыратын жаһандық стандартқа айналуы мүмкін. Сондықтан ғалымдар кванттық технология адамзаттың өмір сүру сапасын жаңа деңгейге көтеретініне сенеді.
Бұл пікірді әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті Теориялық және ядролық физика кафедрасының меңгерушісі, физика-математика ғылымдарының докторы Медеу Әбішев те растады.
– Криптография – бұл ақпараттың қауіпсіз берілуін қамтамасыз ету үшін қолданылатын шифрлау технологиясы. Яғни, ақпаратты сұрыптауға қатысты алгоритм және ақпаратты шифрлау мен дешифрлеу үшін қолданылатын кілттер жиынтығы. Цифрланған заманда ақпараттың құпиялылығын, қауіпсіздігін сақтау маңызды. Бұған кванттық криптография кепілдік береді.
Классикалық компьютерде күрделі алгоритмдік есептерді ұзақ уақыт шешетін болса, кванттық компьютерлер бірнеше секундта дұрыс жауабын береді. Бұл квант заңдылықтарына байланысты жүзеге асады. Айырмашылығы – қарапайым компьютерге бит, кванттық компьютерге кубит бөлшегі негіз болады, – дейді ғалым.
ХХ ғасырдың басында кванттық технология зерттеле бастады. Кванттық физиканың негізін неміс физигі Макс Планк қалады. Ол 1900 жылы микроскопиялық бөлшектердің қозғалысы, әсерлесуі және түрленуі туралы теорияны ұсынды. 1925 жылы аустриялық физик Эрвин Шредингер атомдар шығаратын жарық спектрін сәтті сипаттаған тұжырымдасы кванттық физика туралы түсінікті кеңейтті.
ХХ ғасырдың 70 жылдары бұл технологияның теориялық негізі қаланып, ХХ ғасырдың аяғында, ХХІ ғасырдың басында алғашқы зертханалық үлгілер іске қосылды. Мұндай орталықтар коммерциялық қолдау таба бастады.
Жалпы, кванттық физика адамдардың күнделікті өмірін біржолата өзгертеді. Ядролық қару, лазерлер, МРТ және жартылай өткізгішті электроника – транзистор мен жарықдиодтардан бастап компьютер, смартфон мен интернеттің дамуына кванттық механиканың әсері зор. Бүгінгі ноутбук пен смартфонның экранына қуат беретін жарық диоды, лазерлік жарық кванттық технологияның қарапайым көрінісі саналады.
2024 жылдың 7 қазанында Германиядағы Падерборн университетінің зерттеушілері Еуропадағы ең үлкен фотонды кванттық компьютердің іске қосылғанын хабарлады. Paderborn Quantum Sampler (PaQS) деп аталатын жүйе денсаулық сақтау мен өндірістен логистика мен қаржыға дейінгі әртүрлі салалардағы күрделі мәселелерді шешуге көмектеседі деп күтілуде.
ТЕХНОЛОГИЯНЫҢ
МАҢЫЗЫ НЕДЕ?
Astana Hub халықаралық IT стартап технопаркінің басқарушы директоры Жамбыл Махметовтің сөзінше, кванттық технологияның ауқымы кең.
– Кванттық криптография арқылы ақпарат алмасу жүйесін жетілдіріп, киберқауіпсіздіктің сапасы артады. Кванттық компьютер күрделі молекулалық құрылымды модельдеуді жеңілдетіп, жаңа дәрі-дәрмектерді әзірлеу үдерісін жылдамдатады. Оңтайландыру алгоритмінің дамуы шығынды азайтып, тиімділікті арттырады. Мәліметтерді өңдеу жылдамдығының артуы арқасында жасанды интеллектінің мүмкіндігі кеңейеді. Кванттық модельдеу арқылы тиімді күн энергиясын өндіруге және жаңа материалдарды дамытуға жол ашады. Байланыс жүйесінің жаңа түрін құруға көмектеседі, қорғаныс, автомобиль және тағы басқа салаларды ілгерілетеді, – деді ол.
Бастысы, технологиялық процесті дәл модельдеудің арқасында кванттық технология ғарыш өнеркәсібін дамытып, күн жүйесінде саяхат жасауға мүмкіндік береді.
Классикалық компьютер 5 миллиард жыл ішінде 500 ондық таңбасы бар санды жай көбейткішке көбейте алса, квант аналогы оны теориялық тұрғыдан 18 секундта жасай алады.
– Адамзат үлкен технология өзгерісінің табалдырығында тұр. Бұл толыққанды кванттық компьютердің пайда болуымен байланысты өрбиді. Әзірге кванттық компьютерлердің прототипі ғана бар. Заманауи технология жыл сайын жетіліп келеді, – деді теориялық физика саласындағы профессор Медеу Әбішев.
Бүгінде есептеудің кванттық технологиясын жетілдіруге көмектесетін платформа – Google Quantum AI жүйелі жұмыс істеп тұр. Компанияның директоры Хартмут Невен алдағы 50 жылда кванттық компьютер атқаратын жаңа ережені ұсынды. Ол кванттық есептеудің қуаты кәдімгі есептеумен салыстырғанда бірнеше есе экспоненциалды өсуді бастан кешіретінін атады.
Невен заңы немесе Мур заңы арқылы кванттық чиптер жетілдірілген сайын есептеу тезірек және жылдам болады. Ең қуатты суперкомпьютер шеше алмайтын мәселенің бір сәтте жауабын табады.
Кванттық компьютерге негізделген жасанды интеллект мәтін мен сөйлеуді терең түсініп, талдай алады. Яғни, ЖИ объектіні көріп, танып және адам сияқты дәлдікпен түсінуге мүмкіндік алады.
Швейцарияның Roche фармацевтикалық компаниясының сарапшылары кванттық модельдеу вирустық ауруды, тіпті қатерлі ісікті емдейтін препарат пен вакцинаны әзірлеуді тездетеді деп үміттенеді. Кванттық модельдеу зертханалық тәжірибені алмастырып, зерттеу құнын төмендетеді және дәрі-дәрмекті жануарға сынаудың қажеттілігін азайтады.
Әлемнің ірі қаржылық институттары – JP Morgan Chase, Goldman Sachs, BBVA Bank, Barclays жақын келешектегі рөлін бағалау үшін кванттық жүйені тәжірибе алаңына айналдырды. Жоба қаржылық модельдеуге, инвестициялық мүмкіндікті бағалауға, бизнес стратегияны құруға әсер етеді деген сенім бар. Заманауи технологияға қол жеткізген компаниялар халықаралық бәсекелестікте артықшылыққа ие болады.
ЕЛ ҒЫЛЫМЫНДАҒЫ ҚАДАМДАР
BCG сарапшыларының пікірінше, 2035 жыл кванттық есептеулер үшін нағыз өзгеріс кезеңі басталады. Сондықтан озық елдер кванттық технологияны зерттеп, заманауи компьютерді дайындауға күш салуда.
– Назарбаев Университетінде кванттық желілер мен кванттық алгоритмдер бойынша зерттеу жүргізілуде. Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінде кванттық криптография саласында ғылыми жұмыстар атқарылуда. Шетелдің кванттық орталықтарында жұмыс істейтін ғалымдарымыз аз емес.
Қазір елімізде кванттық технология саласындағы коммерциялық стартаптар көп емес. Кванттық қауіпсіз байланыс жүйесін құру және қаржы-логистикалық мәселені шешуге бағытталған кванттық жобалар қолға алынды, – деді Жамбыл Махметов.
Қазақстандық ғалымдар кванттық технологияның түрлі аспектілерін зерттейді. Гонконгтегі кванттық офтальмология зертханасында ғалым Мұхит Құлмағанбетов кванттық күйді адам көзімен тануға арналған инновациялық тұжырымдамаға негізделген жобаны басқарады.
Заманауи технологияны зерттейтін ғалымдардың бірі – Динара Сәдуақасова. Ол кванттық есептеулер мен кванттық коммуникациялар саласында зерттеу жүргізуде. Ал Жанар Әбдірахманова кванттық сенсормен өлшеу технологиясын дамытуға үлес қосып жүр. Ерлан Қуанышбаев суперөткізгіштер мен кванттық магниттік материалдарды зерттеп, олардың қасиеттерін түсінуге және жаңа материалдарды жасауға бағытталған жұмыс атқаруда. Айгүл Төлегенова болса, кванттық алгоритмдер мен олардың тиімділігін және кванттық есептеудің классикалық есептеумен салыстырғандағы артықшылықтарын зерттеуде. Нұрлан Сейітқазинов кванттық кілт тарату протоколдары мен олардың қауіпсіздігін зерттеп, ақпаратты қорғаудың жаңа әдістерін ұсынды.
Дулат Дәуренбеков күн энергиясын тиімді түрлендіру үшін сирек жер иондары қосылған люминесцентті кванттық нүктелерді синтездеу және зерттеу жобасын басқарады. Тағы бір жас ғалым Сүлеймен Елнұр әлемдегі жетекші техникалық университеттің бірі – ETH Zurich-тің кванттық зерттеу орталығында тәжірибесін шыңдауда. Қандасымыз Сәуленұр Қызырбекұлы кванттық компьютерді жасауға арналған жаңа ультра-жұқа материалды шығарды.
Толғанай Темірғалиева жапон профессоры Сугуру Нодамен бірлесе суперконденсатор жасау жобасымен айналысқанын жақсы білеміз.
Ал Назарбаев Университетінде Асхат Жұмабеков, Сергей Бубин және Антон Десятников сынды ғалымдар кванттық технология бойынша зерттеу жұмысын қолға алған.
P.S.:
Екі технология – кванттық есептеулер мен жасанды интеллекттің күшін пайдаланатын мемлекеттер келешекте барлық салада алға озады. Бүгінгі күннің шындығы – осы. Заманауи технологияны игеруімізге байланысты жақын болашақта қандай ел болатынымыз айқындалмақ.
Нұрлат БАЙГЕНЖЕ