РКЦ | Центр притяжения

Доброе утро! Сегодня у нас насыщенный день: жизнь в РКЦ кипит, впереди сразу несколько мероприятий — но обо всём этом расскажем чуть позже. А пока начнём утро с интересного факта 👇 Отец современной криптографии Алан Тьюринг прекрасно понимал: сложнейшие алгоритмы шифрования бессильны перед коллегой, которому просто очень хочется выпить чаю.

Квантовая оптимизация с практически постоянным числом запусков квантовой схемы Учёными из Российского квантового центра предложена модификация алгоритма QAOA, в которой — как показали численные эксперименты — число запусков квантовой схемы, необходимое для получения качественного приближённого решения, не растёт с увеличением размера задачи. Результаты опубликованы в журнале Physical Review A. 📔 QAOA используют для приближённого решения сложных задач оптимизации. Обычно параметры квантовой схемы подбираются в гибридном квантово-классическом цикле, а для новых задач может потребоваться новая оптимизация. Это создаёт дополнительные вычислительные затраты и усложняет масштабирование алгоритма. В качестве альтернативы этому подходу авторы обратились к парадигме fixed-point QAOA (fpQAOA). В ней параметры сначала обучаются на небольших задачах определённого класса, а затем переносятся на более крупные задачи того же класса — без повторной настройки параметров для каждого нового экземпляра. Метод объединяет сразу три элемента: 🔹 поиск не обязательно точного, но достаточно качественного решения с заданным коэффициентом приближения; 🔹 увеличение числа слоёв QAOA вместе с размером задачи при сохранении всего двух обучаемых параметров, определяющих углы всех слоёв; 🔹 нормировку QUBO-гамильтонианов по норме Фробениуса. Численное моделирование идеальных квантовых систем размером до 30 кубитов показало неожиданный эффект. Для достижения коэффициента приближения AR = 0,95 медианное число запусков квантовой схемы — shots — необходимых для получения решения заданного качества, не увеличивается с ростом размера задачи, а, напротив, постепенно уменьшается и приближается к практически постоянному значению порядка нескольких запусков. Такое поведение согласуется с эффективно константной сложностью O(1) по числу запусков квантовой схемы в исследованном диапазоне размеров. При этом сама квантовая схема становится глубже с ростом задачи: число слоёв QAOA увеличивается линейно с её размером. Поэтому речь не идёт о константной сложности всего вычисления. Однако один из важных ресурсов алгоритма — число повторных запусков квантовой схемы — практически перестаёт зависеть от размера задачи. Особенно важно, что эффект возникает именно благодаря совместной работе всех трёх элементов подхода. В численных тестах исключение любого из них приводило к тому, что необходимое число запусков снова начинало быстро расти. Пока результат получен для моделирования идеального квантового процессора без аппаратного шума и для систем размером до 30 кубитов, поэтому он не является строгим доказательством асимптотической сложности O(1). Один из следующих важных вопросов — сохранится ли такое поведение для существенно больших систем и на реальных квантовых устройствах. Тем не менее работа показывает перспективный путь к более масштабируемой квантовой оптимизации: без необходимости заново настраивать параметры алгоритма для каждого нового экземпляра задачи и с практически не растущими затратами по числу квантовых запусков. Проще говоря: задача становится больше, квантовая схема — глубже, но число необходимых запусков практически не растёт. Авторы работы: 🔹 Андрей Чернявский — старший научный сотрудник группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ; 🔹 Денис Куликов — младший научный сотрудник группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ; 🔹 Борис Бантыш — старший научный сотрудник группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ; 🔹 Юрий Богданов — главный научный сотрудник группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ; 🔹 Алексей Федоров —руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ; 🔹 Евгений Киктенко — младший руководитель группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ.

Наши коллеги из «КуРэйт» участвуют в хакатоне «Хакни квант»: компания выступает партнёром мероприятия и подготовила для участников задачу. Это отличная возможность попробовать свои силы в реальной R&D-задаче и познакомиться с индустрией изнутри. Регистрация открыта до 23 сентября!

Согласно Ричарду Фейнману, даже если мы в принципе всё объяснили с помощью квантовой механики, это вовсе не означает, что теперь мы можем всё рассчитать. Именно об этом сегодняшняя цитата великого учёного.

В квантовом распределении ключей обнаружены новые потенциальные уязвимости безопасности Квантовая криптография считается защищенной фундаментальными законами физики. Однако на практике безопасность системы зависит не только от протокола, но и от оборудования, и его неидеальности могут создавать возможности для атак. Российские исследователи (в числе которых выпускник магистратуры кафедры РКЦ в МФТИ Владимир Бизин и руководитель научной группы РКЦ Вадим Макаров) изучили работу промышленных детекторов одиночных фотонов, которые используются в приемных модулях систем квантового распределения ключей, и обнаружили новые потенциально опасные особенности их поведения. Известно несколько уязвимостей детекторов одиночных фотонов в приемном блоке системы квантового распределения ключей. Их список только что пополнился двумя новыми неидеальностями. 1️⃣В одной детектор сдвигает свой отклик во времени в ответ на изменение яркости подаваемого на него света, что потенциально позволяет злоумышленнику обойти алгоритм квантового распределения ключей. 2️⃣В другой детектор «запоминает» свою историю детектирования фотонов, слегка изменяя свои характеристики на доли секунды. Исследование экспериментально подтверждает наличие обеих неидеальностей в промышленных детекторах одиночных фотонов. Хотя полностью работающей атаки на систему распределения ключей в исследовании не продемонстрировано, авторы предложили превентивные меры защиты от этих новых уязвимостей. Работа «Энерго-временная атака на детекторы в системах квантового распределения ключа» опубликована в журнале Physical Review A. Авторы исследования: 🔹Константин Зайцев — аспирант в Университете Виго, бывший аспирант МИСиС; 🔹Владимир Бизин — выпускник магистратуры кафедры РКЦ в МФТИ; 🔹Дмитрий Кузьмин — сотрудник компании «КуРэйт»; 🔹Вадим Макаров — научно-технический руководитель научной группы «Уязвимости Квантовых-систем» РКЦ, профессор кафедры теоретической физики и квантовых технологий МИСиС, руководитель лаборатории анализа практических уязвимостей систем квантовой криптографии и разработки методов ее сертификации Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации». 🔗 Журнальная версия статьи доступна в открытом доступе: http://www.vad1.com/publications/zaitsev2026.PhysRevA-114-012601.pdf Препринт исследования: https://arxiv.org/abs/2603.07538

Суббота - традиций не нарушаем: 🍿 Мемы выходного дня

Сегодняшняя цитата особенно хорошо звучит с учётом продолжения истории, так как Джон Фрэнсис Клаузер спустя десятилетия получил Нобелевскую премию именно за фундаментальные эксперименты по квантовой механике.

+6

Сцена суперпозиции — место, где программа существует во всех состояниях сразу 😏 Здесь кванты превращаются в мемы, химия — в свет и цвет, астрономия выходит на бой с астрологией, а между ними успевают случиться ядерный квиз, викторина, перформанс и даже разговор о профессии мечты. Сцена суперпозиции находится на территории Зоны Технологий на первом этаже музея. Ждем нашу встречу уже в эту субботу! 🐯

Мы уже рассказывали, что РКЦ участвует в FestTech — а теперь покажем, что еще интересного ждет гостей фестиваля ⚛️ Атомные и квантовые технологии здесь можно будет не только обсудить, но и увидеть, потрогать и испытать на себе. Ловите список мероприятий и научных активностей. Приходите, будет интересно!

🐈‍⬛ Как сделать квантового кота устойчивее к потерям Исследователи РКЦ предложили новый подход к повышению чувствительности оптических интерферометров с помощью негауссовых квантовых состояний — так называемых состояний кота Шрёдингера. Статья опубликована в Physical Review A. В работе ученые рассматривают задачу обнаружения заданного фазового сдвига — чрезвычайно малого изменения фазы света, которое необходимо точно регистрировать в квантовой метрологии и высокочувствительных оптических измерениях. Авторы показали, что дополнительное антисжатие состояния кота Шрёдингера позволяет сделать схему более устойчивой к оптическим потерям — одному из главных факторов, ограничивающих чувствительность реальных экспериментальных установок. Исследователи определили оптимальную степень антисжатия для экспериментально достижимых параметров и сравнили чувствительность такой схемы с подходом, использующим традиционные гауссовы сжатые состояния света. Авторы работы: 🔹 Валентин Горшенин —младший научный сотрудник группы «Квантовая оптомеханика» РКЦ; 🔹 Кирилл Дядькин — младший научный сотрудник группы «Квантовые симуляторы и интегрированная фотоника» РКЦ; 🔹 Сергей Чикалкин — младший научный сотрудник группы «Квантовая оптика» РКЦ. ⭐️

🔬 Артём Шитиков выступит на X Международной школе молодых учёных «Нелинейная и биомедицинская фотоника» С 1 по 4 сентября в Новосибирском Академгородке пройдёт X Международная школа молодых учёных «Нелинейная и биомедицинская фотоника». В этом году программа объединит фундаментальные исследования и актуальные прикладные задачи фотоники, а среди лекторов — ведущие российские специалисты в области фотоники, биомедицины и смежных направлений. Российский квантовый центр на школе представит Артём Шитиков, ведущий научный сотрудник группы «Когерентная микрооптика и радиофотоника». Артём выступит с лекцией «Сжатые состояния электромагнитного поля: генерация и применение в квантовой метрологии». 📍 Школа пройдёт на базе Новосибирского государственного университета и Технопарка новосибирского Академгородка. В четырёхдневную программу войдут обзорные лекции и приглашённые доклады для молодых исследователей, студентов и аспирантов. Желаем Артёму интересного выступления и продуктивной работы! ⭐️

У «Квантача» новое имя — «РКЦ | Центр притяжения» Друзья, мы решили переименовать наш Telegram-канал. «Квантач» становится каналом «РКЦ | Центр притяжения». Недавно мы рассказали, что немного меняем подход к ведению наших соцсетей: хотим больше делиться с вами тем, что происходит в Российском квантовом центре, рассказывать о новых исследованиях и разработках наших учёных, важных событиях и людях, которые двигают квантовую науку вперёд. Новое название канала отражает эти изменения. Почему «Центр притяжения»? Потому что РКЦ — это место, где встречаются учёные, идеи и технологии. Ну и без небольшой физической отсылки в названии мы, конечно, обойтись не могли✨ При этом всё, за что вы любили «Квантач», остаётся с нами: интересная наука, истории из жизни физиков, цитаты, мемы и квантовый юмор. Название меняется, но мы остаёмся на той же волне. Добро пожаловать в «РКЦ | Центр притяжения»!

В РКЦ разработали технологию, которая открывает путь к обработке и хранению больших массивов данных на крошечном чипе 🔬 Ученые Российского квантового центра совместно с коллегами из МГУ, Крымского федерального университета и МПГУ предложили способ с помощью света возбуждать спиновые волны длиной порядка ста нанометров — значительно меньше, чем обычно позволяет дифракционный предел. Работа опубликована в Physical Review Letters. Спиновые волны, или магноны, — это коллективные колебания магнитных моментов в материале. Их рассматривают как перспективный носитель информации: потенциально они позволяют создавать более компактные, быстрые и энергоэффективные системы обработки данных. Обычно минимальный масштаб таких волн, возбуждаемых светом, ограничен размером сфокусированного лазерного пятна. Исследователи обошли это ограничение с помощью специальной магнитофотонной нанорешетки. «Раньше минимальный размер магнитного сигнала задавал диаметр светового луча. Теперь его определяет оптический паттерн в магнитной плёнке, который мельче даже длины волны света! Он задается нашей нанорешеткой. Чем меньше период паттерна, тем короче спиновая волна, которую он возбуждает, и тем меньше может быть работающий с ней компонент», — объясняет соавтор исследования, руководитель научной группы «Магнитоплазмоника и сверхбыстрый магнетизм» РКЦ Владимир Белотелов. В эксперименте ученые получили спиновые волны длиной около 300 нм, а расчеты показывают, что в дальнейшем этот показатель можно уменьшить примерно до 100 нм. В перспективе такой подход может использоваться в магнонных логических элементах, системах аналоговых и нейроморфных вычислений, а также стать одним из шагов к созданию сверхплотной магнитной памяти.

Как не запутаться в квантовой запутанности: Дмитрий Чермошенцев проведёт интенсив в Туле Сегодня, 2 сентября, в Творческом индустриальном кластере «Октава» пройдёт интенсив «Квантовые технологии современности: как не запутаться в квантовой запутанности». Ведущий встречи — Дмитрий Чермошенцев, руководитель научной группы «Квантовая оптика» РКЦ, специалист в области квантовых вычислений и микрорезонаторной физики. На интенсиве участники узнают, как развивалась квантовая физика, разберутся в её основных принципах на простых примерах и обсудят, где квантовые технологии уже находят применение — от искусственного интеллекта до медицины. Отдельно поговорят о том, как фундаментальные исследования превращаются в реальные технологии и какие профессии сегодня существуют в квантовой индустрии. У участников также будет возможность задать Дмитрию вопросы о работе учёного и научной карьере. 📍 Творческий индустриальный кластер «Октава», 1 этаж 📅 2 сентября ⏰ 14:00–15:30 Участие бесплатное, но количество мест ограничено. 🔗 Регистрация: https://forms.yandex.ru/u/6a4bafb895add508cab22a1d/

Друзья, 1 сентября — отличный повод начать что-то новое. Как вы, наверное, уже заметили, мы немного обновили формат наших соцсетей. Теперь у нас есть две новые рубрики: 📰 «РКЦ — Новости»: здесь мы делимся новостями из жизни Российского квантового центра, рассказываем о мероприятиях, конференциях и других событиях, в которых участвуют наши учёные. 🔬 «РКЦ — Наука»: в этой рубрике рассказываем о самых свежих научных статьях, исследованиях и разработках учёных РКЦ, понятно и по существу. При этом старые и полюбившиеся многим форматы никуда не исчезают: мы продолжим публиковать цитаты учёных, интересные факты из жизни физиков и, конечно, мемы выходного дня. А ещё будем чаще рассказывать о самых актуальных новостях из мира квантовой физики и квантовых технологий, и разбирать их вместе с экспертами РКЦ в рубрике «РКЦ — ЭКСПЕРТИЗА». Что произошло, почему это важно и как может повлиять на развитие отрасли. Впереди ещё больше науки, новостей и открытий. Оставайтесь с нами, будет интересно!🚀

+6

Поздравляем школьников и студентов с 1 сентября! 🏫🍁🔔 В День знаний мы решили заглянуть в детство тех, кто изменил наше представление о мире. Мы воссоздали образы будущих создателей квантовой физики в их школьные годы.

Сегодня мы хотим поделиться с вами красивой цитатой немецкого математика и физика-теоретика Германа Вейля. Эта фраза украшает стену в «зале Германа Вейля» в главном здании Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich), позади скульптуры этого знаменитого ученого.