.gif)
Алексей
Федоров
«Здорово видеть, как твоя гипотеза воплощается в жизнь»
Среди героев A-list 2025 — Алексей Федоров, один из самых цитируемых ученых мира по версии Стэнфордского университета, попавший в рейтинг Forbes «30 до 30» еще в 2019 году. С тех пор он успел стать самым молодым профессором в области квантовых технологий в России, создать с командой «квантовый блокчейн» и поучаствовать в разработке первого российского квантового процессора на ионах.
Мы спросили Алексея, когда столь сложные технологии станут частью повседневности, как сейчас сотрудничают ученые из разных стран и что его драйвит даже в сложные моменты.
О медийности и научпопе
Когда я только начал заниматься наукой, про квантовые технологии мало кто вообще знал. Мне же хотелось это исправить — объяснить, чем мы занимаемся, почему это важно.
Сначала просто готовил научпоп-лекции для друзей и коллег, искал способы говорить о сложном так, чтобы было понятно, а потом меня начали звать на конференции, интервью, подкасты.
Мне везло: я выступал в довольно комфортных для себя форматах, и нагрузка росла постепенно. То есть не было такого, что я только-только начал заниматься популяризацией науки — и сразу попал на сложнейшее интервью, где тебя пытаются поймать на каких-то фактах. Темы, которые мне предлагали как популяризатору, становились все глубже, но это происходило не так быстро, чтобы меня фрустрировать.
К тому же за последние пять-семь лет общественный интерес к тому, что происходит в науке, сильно вырос, так что мое желание делиться этим пришлось очень кстати.
Радуюсь, когда встречаю коллег с похожим подходом. Например, как-то попал на один подкаст с Алексеем Семихатовым — мы оба занимаемся квантовой физикой, у каждого свой взгляд, и диалог получился очень живой. Потом я пошел к нему на передачу, и мы снова отлично пообщались. У меня очень теплое впечатление от общения с Алексеем (надеюсь, взаимное) и многими другими учеными-популяризаторами, научпоп-журналистами. Особенно люблю издание N+1: мне кажется, первый материал туда я написал еще в 2016 году. С тех пор мы сделали много совместных текстов, я с большим удовольствием его читаю и общаюсь с командой.
О теоретиках и экспериментаторах
В физике есть условное разделение на теоретиков и экспериментаторов. Одни придумывают гипотезы, выстраивают теории, анализируют их с помощью математики, интерпретируют данные, другие строят установки и проверяют, работает ли идея в реальности. Бывает и наоборот: эксперимент подталкивает к созданию новой теории.
Сегодня в науке важны глубина и фокус — нельзя быть всем сразу. Я начал с попытки стать экспериментатором.
Пробовал работать в квантовой оптике — юстировать зеркала, настраивать лазерные лучи, выстраивать сложные оптические цепочки. Это очень тонкая, медитативная работа. Некоторые мои коллеги справлялись с ней виртуозно, будто играли на музыкальном инструменте, а у меня не получалось: мои методы работали, но не так эффективно, как у других.
Зато когда отходил от установки и смотрел со стороны, мне легче было сообразить, что не так. Помню, однажды предложил изменить температуру в процессе эксперимента — и проблема решилась. В какой-то момент я окончательно понял, что лучше направить свои усилия на объяснения, обработку данных и предложения для опытов.
С тех пор сам не экспериментирую, но плотно работаю с экспериментальными группами — например, с лабораториями Николая Колачевского и Ильи Семерикова в Физическом институте Академии наук и Российском квантовом центре. Вместе мы проверили несколько научных гипотез, которые за последние годы серьезно повлияли на развитие квантовых вычислений в России.
Одна из таких идей — создание квантового компьютера на кудитах. Если коротко, в классическом компьютере все строится на битах — они принимают значение либо 0, либо 1, а в квантовом мире используются кубиты, которые могут быть и 0, и 1 одновременно. Кудит — более продвинутая единица информации: он может быть не только в двух, а в трех и более состояниях сразу. Другими словами, на один кудит можно записать куда больше информации, а значит, для решения сложных задач требуется меньше таких элементов. Это упрощает архитектуру квантового компьютера, делает его потенциально мощнее.
Больше пяти лет кудиты были просто теорией, но мы работали над ней и в 2021 году сделали первый в России кудитный квантовый процессор. Сейчас он уже работает, решает первые задачи, например, для машинного обучения.
Очень здорово видеть, как твоя гипотеза воплощается в жизнь. И конечно, поэтому хочется работать близко с экспериментом, чтобы самому наблюдать, как материализуются идеи, в которые ты вложил сколько сил и времени.
О графике современного ученого
Каждый мой день выглядит по-разному. Может быть, именно в этом секрет, как удается все сочетать и при этом не так сильно уставать.
Часть дней провожу с коллегами из Газпромбанка: мы развиваем научно-технологические проекты — например, изучаем разработки университетов и научных центров, помогаем им встраиваться в технологические цепочки. Здесь подключаюсь на самом старте, когда еще нет продуктов и даже прототипов.
Также руковожу научной группой в Российском квантовом центре: мы работаем и с фундаментальными задачами, и с прикладными — например, с тем самым кудитным процессором. Команда там достаточно самостоятельная: есть люди, которые развивают направление, глубоко погружены в процессы и точно знают, куда идти, — и это очень ценно. Но и синхронизация важна — мы много обсуждаем, сверяемся.
Российский квантовый центр (РКЦ) — частный научный центр, основанный в 2010 году выпускниками МФТИ при поддержке фонда «Сколково», а позже — Газпромбанка. Центр работает по международной модели: команды российских и зарубежных ученых занимаются как фундаментальной наукой,
так и разработкой коммерческих продуктов
на базе квантовых технологий.
Еще возглавляю Институт физики и квантовой инженерии в МИСиС, а по средам в весеннем семестре преподаю в МФТИ. Не могу сказать, что преподавание мне легко дается. Во-первых, студенты очень притязательные в хорошем смысле, они ждут самых свежих знаний — приходится постоянно обновлять презентации. Во-вторых, я понимаю, что должен максимально широко осветить, что происходит в отрасли: рассказать и про теоретические направления, и про экспериментальные платформы. Так что после таких лекций мне всегда нужен перерыв, чтобы немного прийти в себя.
Часть времени уходит на стартапы — там уже тоже есть на 100% вовлеченные в операционку люди, поэтому я больше занимаюсь стратегией. Если точнее, с 2015 года руковожу частью проектов в QRate, который делает оборудование для квантовой криптографии и работает с крупными банками и телеком-операторами, а в 2018 году участвовал в запуске стартапов QApp и QBoard.
В QApp фокус на постквантовых алгоритмах, которые защитят инфраструктуру даже от гипотетических атак с помощью квантовых компьютеров. А в QBoard строим облачную платформу, чтобы бизнес получал удаленный доступ к квантовым мощностям.
Я убежден, что для развития квантовых вычислений как отрасли необходимо сближать то, что делают инженеры и ученые, с тем, что нужно бизнесу.
Понятно, что пока у нас нет развитой инфраструктуры квантовых компьютеров, вычисления носят скорее R&D-характер. Но мы копим огромную базу знаний и понимания того, как и где квантовый компьютер может быть полезен.
Уверен, что залог успеха при такой нагрузке — это опора на команду. И мне повезло, что команды всех проектов, в которых я работаю, очень классные.
О прогрессе квантовой отрасли
Недавно с коллегами обсуждали вопрос, где находятся квантовые технологии на кривой Гартнера. Мне кажется, мы близки к тому, чтобы пройти период неоправданных ожиданий и выйти на плато продуктивности. Думаю, это вопрос трех-пяти лет.
По отдельным направлениям уже понятно, какую пользу они могут принести: разрабатываются квантовые сенсоры для более точной навигации и медицины, создаются системы защищенной связи на базе квантовой криптографии и квантовые вычислительные платформы для сложной оптимизации и моделирования в финансах, химии, энергетике.
России за последние пять лет удалось сильно продвинуться благодаря дорожной карте по развитию квантовых вычислений, которую запустили в 2020 году силами «Росатома» и научного сообщества. Она помогла объединить исследовательские команды — Российский квантовый центр и еще 15 университетов — в стремлении создать квантовый компьютер достаточной мощности.
И это получилось: мы начинали с систем, в которых было всего несколько кубитов, что достаточно далеко от международного уровня, а сейчас у нас есть два квантовых компьютера на 50 кубитов. Этого пока недостаточно, чтобы соревноваться с мощными суперкомпьютерами, но важно, во-первых, что мы этот рывок сделали и, во-вторых, что мы понимаем, куда двигаться дальше.
Чтобы попытаться определить место России в отрасли, важно понимать, что это сложный многопараметрический рейтинг. Если сравнивать, например, по компьютеру с самым большим количеством кубитов, то формально он находится в Канаде, его разрабатывает D-Wave Systems — там больше 5 тыс. кубитов. Но, как оказалось, он не может решать все задачи, он узкоспециализированный. До этого, пару лет назад, и американская IBM заявляла, что впервые разработала квантовый компьютер с 1 тыс. кубитов. А потом его решили не масштабировать, поменяли ряд подходов.
В квантовой индустрии все динамично меняется — плюс по одному параметру очень трудно сделать комплексную оценку. Поэтому количество кубитов — важный, но не единственный параметр. Важна также точность операций. Так что если говорить о каком-то сочетании количества, качества и направлений, то я бы сказал, что Россия точно занимает лидирующие позиции.
Чтобы двигаться дальше, нужно думать о практических приложениях. Не просто гнаться за наращиванием каких-то параметров, а шаг за шагом приближаться к тому, чтобы квантовый компьютер вышел за пределы лабораторий и начал решать реальные, повседневные задачи.
О международном сотрудничестве
Я работаю в РКЦ с самого основания и могу с уверенностью сказать: по формату работы центр сильно отличается от всего, что было до него в России в сфере наукоемких технологий. Многое было взято из международного опыта — Центра квантовых технологий Национального университета Сингапура, Института фотонных наук Испании и Центра ультрахолодных атомов Гарварда и Массачусетского технологического института.
При этом нашим огромным преимуществом была подпитка от потрясающей физико-математической школы — это основа квантовых технологий, и она очень развита в России. Центр бурно развивался во многом благодаря огромному сообществу молодых энтузиастов-исследователей.
В общем, участие в международных проектах всегда было важной частью работы Центра. Но сейчас мы, конечно, видим, как много препятствий выстраивают для наших зарубежных коллег. При этом у нас нет никаких препятствий для работы с ними: чтобы не быть голословным, открыл свой список публикаций за последние несколько лет и могу сказать, что большая часть работ выполнена с участием коллег из университетов совершенно разных стран. Это США, Австрия, Франция, Германия, Китай.
Сделаю вброс: по моим ощущениям, в тех направлениях, где у российских ученых есть безусловные компетенции, где мы делаем что-то, что никто другой не может сделать или придумать, с нами продолжают охотно взаимодействовать. А там, где есть административный ресурс и можно исключить нас из коллаборации и научных исследований, так, к сожалению, и происходит.
Конечно, в науке хотелось бы открытого и ничем не ограниченного обмена знаниями. Мы верим в эту концепцию и поэтому продолжаем участвовать в международных мероприятиях и научных конференциях, расширяем глобальное сотрудничество там, где это возможно.
К счастью, и сейчас в России создаются новые центры — например, в 2023 году в МИСиС открыли Институт физики и квантовой инженерии. Продолжает совершенствоваться Центр квантовых технологий при МГУ, как и научно-образовательный центр «Функциональные Микро/Наносистемы» в Бауманке — моей альма-матер. Квантовое направление активно развивается и за пределами столицы — например, в Санкт-Петербурге, Казани, Новосибирске, Нижнем Новгороде, Екатеринбурге. И это хорошо: в разные периоды и для разных задач полезны разные форматы развития науки.
О том, как держать темп в квантовой гонке
Я ежедневно читаю научные статьи в arXiv. org — это архив научных публикаций и препринтов, там каждый день выходит 40–50 статей. Чтение, даже беглое, этих статей дает хорошее представление о том, что происходит в квантовых технологиях.
В российском инфополе всегда слежу за командами, которые работают в рамках дорожной карты, с ними мы постоянно общаемся. В Российской академии наук действует научный совет по квантовым технологиям — там регулярно обсуждаем, как развивать отрасль.
Внимательно смотрю, что делают коллеги в Китае — это один из ключевых центров развития квантовой индустрии сегодня. Также наблюдаю за тем, что происходит в США: и за корпорациями вроде Google, IBM и Honeywell, и за некоторыми стартапами вроде QuEra, который сейчас работает над квантовыми компьютерами с коррекцией ошибок.
О миссии и вдохновении
Главное счастье для ученого, по моему мнению, быть полезным для общества и расширять представления людей о том, как устроен мир. Показывать, что он устроен необычно, что наука — это не менее интересно, чем культурные события. Хочется, чтобы научно-популярные лекции волновали людей наравне с новыми фильмами или выставками.
Помимо этого, ученому необходимо быть полезным для экономики: максимально ускорять процесс перехода научных знаний в плоскость практики, решения насущных задач.
На этом пути крайне важно найти внутреннюю опору, которая поможет двигаться даже в самые сложные моменты, о которых ты никогда никому не расскажешь. Для меня такой опорой служит уверенность, что я иду в правильном направлении, и понимание, что я делаю что-то полезное. Так что у меня есть что-то вроде внутреннего правила: если хочется сделать просто ради того, чтобы сделать, а не ради реального блага — значит, стоит еще раз подумать.
Люблю вдохновляться опытом других людей: например, слушаю лекции нобелевских лауреатов, чтобы понять, как люди двигались к успеху и сколько всего необычного с ними происходило. Многое из того, что я читаю или слушаю, сводится к простой мысли: на путях, ведущих к большим результатам, редко бывает просто. В мире многое про сложность. Так что если планируешь чего-то добиться, скорее всего, будет трудно — и надо уметь с этим справляться.