— На днях Apple заявила о планах усилить шифрование данных в своем мессенджере iMessage для предотвращения будущих хакерских атак с использованием квантовых компьютеров. Чем так опасны квантовые компьютеры для взлома шифрования?

— Одним из первых драйверов развития квантовых вычислений была именно возможность использовать квантовые компьютеры для взлома системы асимметричного шифрования, на основе которой построена практически вся безопасность в интернете. Еще в 1994 г. математик Питер Шор придумал эффективный алгоритм разложения больших чисел на множители для квантового компьютера. То есть любое число, если оно непростое, состоит в каких-то множителях и найти эти множители оказывается очень сложной задачей. Шор показал, как используя квантовый компьютер, можно такую задачу решить быстро. И все сказали, что вот, теперь квантовый компьютер построят и безопасность рухнет. Однако требования к квантовому компьютеру по алгоритму Шора довольно серьезные.

Для взлома существующих алгоритмов шифрования нужны миллионы кубитов (аналогов бита в обычном компьютере), причем хорошего качества. А в мире сейчас имеются единицы логических кубитов. Однако в последние годы появились новые подходы к тому, как улучшить алгоритмы квантовых компьютеров, к тому же и сам квантовый компьютер рано или поздно станет более мощным. И, наверное, если рассмотреть эти две задачи вместе — совершенствование алгоритмов и улучшение самого квантового компьютера, то риск взлома информации становится существенным. Но я бы сказал, что это не вопрос мессенджеров, а проблема стратегически важной информации, которую можно записать сейчас, а расшифровать, взломать, к примеру, через 10-15 лет и она не потеряет к тому моменту своей актуальности. Такая информация существует. В этом контексте заниматься защитой информации, как об этом заявила Apple, нужно уже сегодня, а не в момент, когда мощный квантовый компьютер начнет функционировать.

— Соответственно, что пора уже начинать делать, чтобы защитить информацию от «квантовых взломов»?

— С одной стороны, есть квантовая криптография, которая позволяет обезопасить от посторонних глаз информацию, записывая её на одиночные фотоны. Мир так устроен, что невозможно незаметно считать с них информацию, а потом продублировать ее и отправить получателю, даже если у тебя имеется суперустройство будущего. Но у этой технологии есть свои ограничения: скорость передачи сигнала низкая и ее нельзя усиливать. Конечно, есть принципиальное понимание, как построить квантовые репитеры, то есть такие устройства, которые будут не усиливать сигнал, а повторять. Но они не реализованы в промышленном масштабе. Квантовый компьютер позволит решать новый класс задач, но не всех. У него тоже будут свои пределы работы. Есть такая область — постквантовая криптография, в которой ищутся задачи, которые будут сложны не только для классического, но и для квантового компьютера. Алгоритмы постквантовой криптографии уже сейчас можно устанавливать, внедрять, они сложны и для классического, и для квантового компьютера. Конечно, никто не даст гарантии, что через какое-то время их нельзя будет взломать. Но говорить, что мир беззащитен перед квантовым компьютером, нельзя. Хотя повторюсь, в целом это правильное движение — переход на инфраструктуру защищенных квантовых компьютеров. Когда появится мощный квантовый компьютер, который сможет взломать шифрование, нам с вами об этом никто не скажет. Поэтому хорошо быть к этому готовым.

— В прошлом году вы совместно с Газпромбанком и ФМБА запустили центр LIFT. Зачем он был создан, ведь структуры, развивающие нейротехнологии, в стране существуют давно?

— LIFT должен оправдывать свое название — Life Improvement by Future Technologies, то есть улучшение жизни при помощи технологий будущего. Основной фокус проекта — нейротехнологии. Его история началась с того, что один из наших профессоров Алексей Желтиков начал сотрудничать с биологами. Совместно они изучали работу клеток мозга у мышек. Российский квантовый центр занимается квантовыми оптическими технологиями, и Алексей разрабатывал методы, которые позволяют с помощью оптических способов посмотреть, как работают нейроны головного мозга. На животных подобные эксперименты давно проводятся. Речь идет об оптогенетике. Ее суть в использовании светочувствительных белков, которые могут быть генетически внедрены в определенные нейроны или клетки мозга. Эти белки, называемые опсинами, активируются или деактивируются под воздействием света определенной длины волны, что позволяет исследователям точно управлять активностью нейронов, включая их возбуждение или подавление, с высокой временной и пространственной точностью. Если действовать очень маленькими электродами, к примеру, нейроимплантами Илона Маска, то тоже можно считывать активность нейронов и воздействовать на них. Похожую активность можно считывать и с помощью света. А есть еще термогенетика, когда можно в нейроны «запихнуть» рецепторы, реагирующие не только на свет, но и на тепло. Мы же знаем, что у змей термальные сенсоры, они «видят» картинку температуры, и поэтому могут в темноте охотиться на теплокровных животных. Если подобные сенсоры поставить в нейроны, то они будут реагировать на локальное повышение температуры и человек обретет змеиное зрение.

Еще одно направление деятельности центра — измерение магнитного поля головного мозга. Плюсы в том, что магнитное поле свободно проходит через черепную коробку. Минусы в том, что сигнал очень слабый. И один из наших проектов был посвящен как раз квантовым сенсорам, измеряющим такое поле. Для начала мы научились замерять магнитное поле сердца. Потом научились измерять сигналы головного мозга, и вот сейчас планируем дальнейшее улучшение чувствительности, чтобы попробовать измерять уже более локальные участки головного мозга. Эти два проекта и легли в основу LIFT, который нацелен на то, чтобы с помощью разных способов — междисциплинарных и мультимодальных — работать с нервной системой человека.

— Мы говорим об исследованиях, а можно ли говорить о реальных разработках?

— Мы сейчас даже не подозреваем, как сильно может измениться мир с такими устройствами, включенными прямо в наш мозг.

Представьте, что все данные крупной энциклопедии доступны для вас не в компьютере или в сети, а напрямую в вашем мозге и вы легко извлекаете их из памяти, будто бы это часть вашего сознания. Конечно, я говорю про дальние рубежи того, чем бы хотел заниматься LIFT. Одна из задач центра — качественно изменить наш мозг.

По сути, мы остались теми же людьми, какими были на заре цивилизации. Древние греки от нас совершенно ничем не отличались, мы ничем не лучше их, не умнее. Но изменилась среда, в которой мы живем. Вот, к примеру, человечество сейчас мучается от ожирения. Потому что продукты с сахаром нам доступны. В природе человек испытывал стресс, когда либо сам охотился, либо на него охотились. А сейчас мы испытываем перманентный стресс. Нас атакует огромный объем информации. Мы не приспособлены к колоссальному потоку данных, что выливается на нас ежечасно. Этот объём зачастую приводит к интеллектуальному отупению, потому что мозг человека перегружается. Один из выходов может быть как раз расширение возможностей нашего мозга, над чем мы в центре работаем.

— Вы в свое время заявляли, что центр будет заниматься способами точечной доставки лекарств в организм, а также разработкой имплантов, не отторгаемых организмом. Что в этом направлении уже сделано?

— Научный руководитель LIFT Глеб Сухоруков — один из мировых лидеров по созданию технологии адресной доставки лекарств. Точечная доставка лекарств в организм — это высокотехнологичный метод терапии, который позволяет направленно доставлять лекарственные средства непосредственно к месту их действия, минимизируя побочные эффекты и повышая эффективность лечения. Одним из ключевых аспектов точечной доставки является возможность модификации поверхности носителей с помощью специфических молекул-мишеней, которые обеспечивают узнавание и связывание с рецепторами на поверхности целевых клеток. Это направленное связывание позволяет доставлять лекарственные вещества с высокой точностью, уменьшая нежелательное воздействие на здоровые ткани и улучшая терапевтический исход. В таком важном направлении центр активно работает. Мы разрабатываем и умные покрытия для имплантов, чтобы вместе с искусственной запчастью в организм пациента не попадала инфекция. Иначе иммунная система этот имплант начнет отторгать. Такая запчасть покрывается специальным составом из микрокапсул с антибиотиками, которые в течение определенного времени растворяются в организме.

— Есть что-то, что уже может выйти на клинические испытания?

— Центру всего год. Однако мы уже подходим к воплощению некоторых задумок и в ближайшее время хотели бы запустить проект создания не отторгаемых организмом шовных хирургических нитей. Покрываем такую нить специальным составом, которое постепенно в течение недели будет выделять антибиотик. И, соответственно, кратко снижается вероятность заражения зашитых ран у пациентов. Продукт простой, но изменит жизнь сотен тысяч людей к лучшему.