КАРДИНАЛЬНО ПОМЕНЯТЬ
ДУШКИН РОМАН ВИКТОРОВИЧ
ЭКСПЕРТ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ
РЫНКИ ЭНЕРДЖИНЕТА
ПРИМЕНЕНИЕ СКВОЗНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РЫНКА ЭНЕРДЖИНЕТ
КВАНТОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СМОГУТ
Как квантовые технологии меняют и в конечном итоге изменят рынки Энерджинет? Давайте немного пофантазируем на эту тему, и в процессе у нас может возникнуть множество здравых идей. Ну а для того чтобы лучше фантазировалось, я вспомним основные положения квантовой механики и коротко пройдемся по квантовым технологиям. Давайте посмотрим…
Квантовые технологии
Сегодня мы стоим на пороге второй квантовой революции. Первая была основана на изобретении лазера, и сегодня у нас есть куча прикладных технологий и вещей, о которых мы даже не задумываемся. Но для наших отцов лазер был чем-то вроде магии. Так и для наших потомков новые квантовые технологии будут обыденностью, хотя мы сегодня смотрим на них c воодушевлением и надеждами.
Что же такое квантовая механика и квантовые технологии, лежащие в фундаменте следующего технологического рывка?
Квантовая механика даёт необходимый теоретический аппарат для изучения объективной реальности на микроуровне — на уровне молекул, отдельных атомов и ещё ниже. Это очень точная теория, она предсказывает явления с точностью до восьми и даже десяти знаков после запятой. Но при этом квантовая теория крайне контринтуитивна, поскольку её предсказания идут вразрез со всем тем, что мы видим и ощущаем другими органами чувств в повседневности. Например, любая квантовая система одновременно находится во всех точках пространства, и это называется квантовой суперпозицией.
Квантовые загадки
Но почему же мы видим объекты не расплывшимися в пространстве нечёткими облаками, а вполне конкретными, такими твёрдыми, осязаемыми? Всё дело в декогеренции, и так называется процесс, когда суперпозиция схлопывается. Обычно это происходит при взаимодействии со средой, хотя что там происходит на самом деле — никто не знает. Мы знаем только то, что при измерении положения квантовой системы она всегда находится в какой-то конкретной точке пространства, а как это получается — мы не знаем. В общем, так и живём.
Квантовые основы
Давайте перейдём к основным квантовым технологиям. Это квантовая сенсорика, квантовые линии связи, квантовый компьютер и квантовые вычисления. Кратко охарактеризую каждую из перечисленных технологий.
  1. Раз квантовая система очень хрупкая и быстро реагирует со средой, декогерируя, то, быть может, надо как-то воспользоваться этим свойством? «Да» — сказали учёные и придумали квантовые сенсоры. Впрочем, большинство из них пока что находятся в стадии теоретических разработок. Но дело за малым — скоро нас ждут высокоточные и высокочастотные датчики, которые будут осуществлять неинвазивные измерения. Они пригодятся везде, где требуется решение задачи непрерывного мониторинга состояния какого-либо параметра или группы параметров.
  2. Квантовые линии связи позволяют создать каналы для абсолютно защищённой передачи информации. Уже сегодня есть многочисленные квантовые протоколы распределения ключей, что позволяет применять абсолютно невзламываемые схемы криптографической защиты. Сама природа нашей реальности позволяет это делать. И, собственно, сегодня это единственная квантовая технология из нового набора, которая уже полноценно реализована на практике.
  3. Квантовый компьютер позволяет осуществлять квантовые вычисления, а они — иная вычислительная модель по сравнению с обычной машиной Тьюринга, на основе которой сделаны все наши компьютеры.
  4. Квантовые вычисления позволяют очень эффективно решать некоторые задачи. Например, к таким задачам относится задача разложения на простые множители заданного числа. На гипотезе о вычислительной сложности этой задачи основана вся современная асимметричная криптография. Но разработка универсального квантового компьютера поставит на ней крест. Ждём…
Известный квантовый компьютер
Но уже сегодня есть неуниверсальные квантовые компьютеры — широко известный компьютер D-Wave, который решает только одну задачу только одним методом. Это задача оптимизации, которая решается методом квантового отжига, но решает он её очень эффективно. Если какие-либо вычисления могут быть так или иначе сведены к задаче оптимизации, то её можно эффективно решить на компьютере D-Wave. Собственно, это и есть одно из применений современных квантовых технологий на рынках Энерджинета. Дело в том, что в работе энергосистем наверняка постоянно требуется решать оптимизационные задачи — это и перебалансировка нагрузки, и планирование введения в строй новых генерирующих мощностей, и что-нибудь ещё. Вот эти задачи и можно решать при помощи адиабатических квантовых вычислений на компьютере D-Wave. Но я повторюсь, что он не является универсальным.
Безопасный мониторинг
Что ещё? Вот я рассказал про квантовые сенсоры и неинвазивный мониторинг. Что такое «неинвазивный»? Дело в том, что некоторые измерения сами по себе разрушают объект контроля. А квантовые сенсоры могли бы помочь отказаться от таких инвазивных, нарушающих измерений. Это очень важно, к примеру, для контроля опор электроснабжения, контроля кабелей и иных элементов энергохозяйства. При помощи квантовых сенсоров мы смогли бы в автоматическом режиме непрерывно контролировать состояние критически важных узлов, и это снизило бы практически до нуля аварийность и простои.
Про передачу информации я рассказал. Но, скорее всего, квантовые технологии помогут и в вопросе передачи энергии. Этот вопрос ещё ждёт своего исследования, но я уверен, что он очень перспективный. Квантовая передача и распределение энергии — это ещё одна возможная задача для квантовых технологий на рынках Энерджинета.
резюме
Применение КТ в Энерджинете
  • Неинвазивные высокоточные сенсоры
  • Оптимизация работы электросетей
  • Новый способы передачи энергии?
дополнительные материалы
Книги:
  1. Душкин Р. В. Квантовые вычисления и функциональное программирование. — М.: ДМК-Пресс, 2015. — 232 стр., ил. — ISBN 978-5-97060-275-1.
Курсы:
  1. Курс ФРОО «Квантовые технологии».