Число π и 10 научных достижений Китая, о которых Россия пока не может и мечтать

Прошедший 2021 год оказался годом важнейших научных достижений Китая, который уверенно обеспечил себе первое место на мировом технологическом Олимпе.

Крупнейшей компанией Китая стал энергетический гигант State Grid, который по годовой выручке обошел Apple. В число крупнейших китайских компаний вошли также производители электроники Huawei, Xiaomi и Lenovo. Суммарная выручка «большой тройки» составила $226 млрд. Это сопоставимо с объемом экономики таких стран как Перу или Новая Зеландия.

Выручка китайских «цифровых» гигантов будет только расти за счет новых научно-технических достижений, которые внедряются в каждый гаджет с надписью made in China.

Китайские математики опередили время в 10 миллиардов раз

Влиятельное китайское научное издание CNbeta опубликовало топ-10 главных научных достижений страны в 2021 году. В него вошли разработки, которые станут обыденностью уже в ближайшие годы, — низкотемпературные оптические нановолокна, квантовые вычисления.

Разработка квантовых компьютеров считалась одной из важнейших целей технологического развития в разных странах. И в прошлом году именно Китай совершил прорыв в этом направлении.

27 февраля международный журнал «Достижения науки» опубликовал результаты исследования, проведенного группой ученых из Академии военных наук, Университета Сунь Ятсена и других учреждений. Они представили программируемый оптический квантовый вычислительный чип на основе кремния, который способен реализовать квантовые алгоритмы для решения различных задач теории графов.

Для обывателя это мало что скажет. Главное — суперкомпьютеры, созданные на основе таких чипов, могут использоваться при скоростной обработке больших данных в самых разных областях человеческого знания.

В мае команда во главе с профессором Пан Цзяньвэем из Университета науки и техники Китая успешно разработала прототип квантовых вычислений, получивший название по имени великого китайского математика древности Цзу Чунчжи. Живший в V веке до нашей эры, он на тысячелетия предвосхитил развитие геометрии астрономии. Цзу Чунчжи рассчитал число π с точностью до седьмого знака после запятой — такую же точность не могли повторить почти восемь столетий.

Как Чунчжи опередил свое время, так и его китайские преемники, создав квантовый компьютер, заложили основу для технологического прорыва Китая. Достаточно сказать, что новые квантовые компьютеры превосходят по скорости вычислений самые мощные суперкомпьютеры, которые сейчас есть в мире, в 10 миллиардов раз. Использовать такую скорость вычислений можно везде — от прогнозирования погоды до военных расчетов.

Китайские инженеры приблизили квантовое будущее Интернета

В апреле исследовательская группа под руководством Ли Чуаньфэна и Чжоу Цзунцюаня из национального Университета науки и техники совершила прорыв в области создания новых хранилищ информации. Китайские ученые сумели улучшить на 1 минуту мировой рекорд, установленный в 2013 году немецкими инженерами, по емкости оптического хранения. Это приближает нас к созданию квантового жесткого диска, который имеет поистине безграничную емкость.

Основным носителем информации сейчас является свет, скорость движения которого в вакууме конечна. Целью международного академического сообщества является «уменьшение» скорости света вплоть до его полной «остановки», что и позволит обеспечить хранение гигантских объемов информации.

Единицей хранения квантовой памяти является кубит, который аналогичен биту в привычных нам компьютерах. Принципиальным отличие является то, что бит может быть двоичен, а кубит может принимать одновременно разные значения.

Уже давно существует модель квантовой версии Интернета будущего, которая позволила бы отдельным квантовым компьютерам общаться на больших расстояниях путем обмена фотонами.

Проблема в том, что фотоны теряются, когда они передаются по длинным волоконно-оптическим кабелям. Для обычных фотонов это не проблема, потому что сетевое оборудование может просто измерять и повторно передавать их через определенное расстояние. Но для фотонов, находящихся в состоянии квантовой запутанности, любая попытка измерить или усилить их изменяет их квантовое состояние.

Теперь же китайские ученые научились сохранять фотоны в квантовой памяти — на квантовом U-диске. Затем эту записанную информацию можно физически передавать между квантовыми компьютерами.

Китайский «Небесный глаз» теперь доступен всему человечеству

Китайские ученые совершили прорыв и в исследовании космоса. В апреле Китай открыл мировой доступ к крупнейшему на планете радиотелескопу, который известен под названием «Небесный глаз». Он был построен в 2016 году, и с тех пор эксплуатировался только для национальных нужд. Теперь же любой институт в мире может направить в Пекин заявку на доступ к наблюдениям за космическими объектами.

Диаметр зеркала радиотелескопа составляет 500 метров. Радиотелескопы по своему принципу схожи с обычными оптическими телескопами: чем больше диаметр приемника, тем больше электромагнитных волн он может зафиксировать. Таким образом, китайский «Небесный глаз» может отслеживать самые слабые радиосигналы, исходящие из недр Вселенной.

За 5 лет эксплуатации китайские ученые сумели обнаружить благодаря радиотелескопу более 500 пульсаров. Создание «Небесного глаза» дало толчок для развития в Китае целого ряда отраслей — технологии изготовления антенн, технология микроволновой электроники, робототехники и высокоточных динамических измерений в километровом диапазоне.

Теперь же все эти достижения открыты для глобального человеческого гения.