Квантовые компьютеры (мировой рынок)

Квантовый компьютер и квантовая связь

Основная статья:Квантовые компьютеры и квантовая связь

Квантовые компьютеры и сети в России

Основная статья: Квантовые компьютеры и сети в России

• Квантовые технологии в РЖД
• Квантовые технологии Росатома

2024

5 трендов на рынке квантовых вычислений - Boston Consulting Group

Квантовые вычисления не дают ощутимого преимущества перед классическими системами ни в коммерческих, ни в научных приложениях. Однако, несмотря на ряд существующих сложностей, квантовая отрасль обладает огромным потенциалом. В условиях 50-процентного падения общих инвестиций в технологии квантовые вычисления привлекли $1,2 млрд от венчурных инвесторов в 2023 году, что подчеркивает сохраняющуюся уверенность в будущем таких проектов. В обзоре Boston Consulting Group (BCG), с которым TAdviser ознакомился в конце октября 2024 года, аналитики выделяют пять ключевых трендов глобальной отрасли квантовых вычислений.

𝓲

nature.com

1. Рост количества кубитов (квантовых битов)

Классические вычисления продолжают поднимать планку благодаря значительным достижениям в области аппаратного обеспечения (например, графических процессоров), алгоритмов, библиотек и фреймворков искусственного интеллекта. В то же время квантовые технологии демонстрирует неоспоримый импульс. Количество физических кубитов в квантовой схеме — ключевой показатель вычислительной мощности — удваивается каждые один–два года с 2018-го, что отражает значительный технологический прогресс. Ожидается, что в будущем эта тенденция сохранится.Метавселенная ВДНХ 3.3 т

2. Повышение точности

Авторы отчета указывают на то, что технические препятствия при разработке квантового оборудования оказалось трудно преодолеть. Количество кубитов быстро растет, но точность остается проблемой. По оценкам Metriq, при существующем программном обеспечении для наиболее ценных вариантов использования требуется 10 000–20 000 операций кубит-вентиль и близкая к 100% точность. Но схемы из более чем 30 кубитов достигли в лучшем случае 99,5% точности. Поскольку ошибки накапливаются экспоненциально, даже лучшее оборудование оказывается недостаточно эффективным. Разработка новых алгоритмов также отстает. Фактически, наиболее значимые достижения в этой области были формализованы в период с 1980-х по 2010-е годы. Тем не менее, в долгосрочной перспективе квантовые вычисления принесут определенные преимущества в решении очень сложных задач.

3. Квантовая коррекция ошибок (QEC)

Это очень важное направление развития квантовых вычислений. Дело в том, что ошибки, возникающие в квантовых системах, могут приводить к искажению или потере информации, что может значительно снизить или свести на нет ценность получаемых результатов. Для борьбы с ошибками используются различные методы квантовой коррекции, которые повышают надежность систем.

4. Инвестиции со стороны корпоративного сектора

Хотя квантовые вычисления обладают огромным потенциалом в некоторых секторах, эта технология на 2024 год, как говорят авторы отчета, остается в зачаточном состоянии и обеспечивает ограниченную немедленную ценность для большинства предприятий. Инвестиции в данной сфере наиболее оправданы для компаний, которые смогут извлечь значительную выгоду после улучшения средств исправления ошибок или которые стремятся получить преимущество первопроходца в соответствующей области.

5. Смещение фокуса в квантовой сфере

Основное внимание разработчиков уделяется увеличению количества кубитов в квантовых процессорах. Тем не менее, эксперты BCG ожидают, что в дальнейшем фокус расширится и охватит дополнительные направления. Среди них названы снижение шума с целью повышения точности, обеспечение возможности загрузки данных в квантовый компьютер, максимизация эффективности квантовых систем и стремление к окупаемости инвестиций.^[1]

Британия запретила экспорт квантовых компьютеров

В июне 2024 года Британия ввела ограничения на экспорт квантовых компьютеров. Новые правила запрещают вывоз квантовых компьютеров с количеством кубитов свыше 34 и с низкой частотой ошибок. Власти отказались объяснять причины введения этих ограничений, ссылаясь на национальную безопасность. Подробнее здесь.

2023: Мировой рынок квантовых вычислений за год достиг объема в $1,1 млрд

По итогам 2023 года объем глобального рынка квантовых вычислений достиг $1,1 млрд Данная отрасль демонстрирует устойчивый рост, о чем говорится в исследовании Omdia, с результатами которого TAdviser ознакомился в конце октября 2024 года.

Эксперты называют несколько ключевых факторов, способствующих быстрому расширению рынка. Один из них — увеличивающаяся потребность в высокопроизводительных вычислениях. Квантовые компьютеры способны справляться с некоторыми задачами, которые традиционным машинам оказываются не под силу или на решение которых у обычных систем уйдет слишком много времени. Хотя технология все еще развивается, наблюдается значительное расширение спектра приложений квантовых вычислений. Кроме того, набирают обороты квантовая криптография и квантовая связь, которые обеспечивают высокий уровень безопасности.

Отрасль также стимулируется благодаря правительственным инициативам. Власти многих стран поддерживают исследования в области квантовых технологий с целью разработки вычислительных систем следующего поколения. Увеличение государственного финансирования и формирование стратегических альянсов оказывает положительное влияние на рынок. Наблюдается рост числа компаний, предлагающих аппаратные решения для квантовых систем. Эти компании сосредоточены на разработке масштабируемых и надежных квантовых чипов, необходимых для реализации практических приложений. Вместе с тем крупные корпорации, такие как IBM и Google, активно инвестируют в исследования и разработки в области квантовых вычислений: они сотрудничают с университетами, исследовательскими институтами и стартапами для расширения возможностей квантовых платформ. Ключевыми игроками отрасли названы:

• IBM;
• D-Wave Systems;
• Cambridge Quantum Computing;
• Intel;
• Rigetti & Co;
• Google;
• Quantica Computacao;
• Zapata Computing;
• Xanadu;
• Accenture.

Создание отказоустойчивых масштабируемых квантовых компьютеров поможет человечеству решить ключевые проблемы, связанные с изменением климата, разработкой новых фармацевтических препаратов и материалов, а также привнести важные изменения в области искусственного интеллекта. Но отрасли предстоит долгий путь для полного достижения этой цели, — говорит Сэм Лусеро (Sam Lucero), главный аналитик по квантовым вычислениям в Omdia.

По данным Omdia, в дальнейшем среднегодовой темп роста в сложных процентах (CAGR) на рассматриваемом рынке составит 37,7%. Таким образом, к 2033 году затраты в глобальном масштабе могут достичь $28,2 млрд. Северная Америка и Европа обеспечат наибольший объем выручки; за ними расположатся Азия и Океания. Крупнейшим сегментом являются облачные сервисы — за ними следуют оборудование, консалтинг и программное обеспечение.

Аналитики Precedence Research также указывают на устойчивый рост глобального рынка квантовых вычислений. По их оценкам, затраты в 2023 году оказались на уровне $839,07 млн. При этом на Северную Америку пришлась львиная доля выручки — примерно $511,83 млн. Специалисты Precedence Research полагают, что в перспективе величина CAGR составит 30,9%, а расходы в мировом масштабе к 2034 году поднимутся до $16,22 млрд.

Северная Америка занимала самую большую долю на рынке квантовых вычислений в 2023 году — 61%. Правительство США активно поддерживает данное направление посредством финансирования и стратегических инициатив. Регион может похвастаться многочисленными ведущими университетами и исследовательскими центрами, которые активно участвуют в работах над квантовыми платформами, — заявляет Precedence Research.[2]

2022

По объему госинвестиций в квантовые технологии Китай опережает ЕС и США вместе взятые

В глобальном масштабе продолжают расти вложения в квантовые технологии. При этом по объему госинвестиций в данном секторе Китай опережает Европейский союз и США вместе взятые. Такие данные консалтинговой компании McKinsey были обнародованы в июне 2024 года.

По состоянию на 2022 год заявленные государственные инвестиции в квантовые технологии в Китае достигали $15,3 млрд. На втором месте по данному показателю находится Евросоюз с $8,4 млрд, а замыкают тройку США с $3,7 млрд. Далее идут Япония, Британия, Канада и Индия с $1,8 млрд, $1,3 млрд, $1,1 млрд и $1 млрд соответственно. Россия в рейтинге располагается на восьмом месте с вложениями в размере $0,7 млрд. Закрывают десятку Израиль с $0,5 млрд и Сингапур с $0,3 млрд.

В исследовании отмечается, что в 2022-м совокупные стартап-инвестиции в квантовые технологии составили $2,35 млрд. В экосистеме квантовых решений числятся примерно 350 молодых компаний. Средний рост мировых инвестиций на рынке квантовых вычислений в 2023–2027 годах ожидается на уровне 11,5%.

В отчете сказано, что по состоянию на 2023 год США и Китай лидируют в плане разработки квантовых технологий. Наиболее производительными квантовыми системами в мире являются сверхпроводниковые процессоры Quantum Osprey (США), Sycamore (США) и Zuchongzhi (Китай). Среди ключевых направлений развития отрасли названы квантовые компьютеры, квантовая и постквантовая криптография, а также квантовые сенсоры (измерительные приборы, использующие сверхчувствительные квантовые эффекты). В области искусственного интеллекта перспективы квантовых вычислений связаны с решением задач подкласса экспоненциальной сложности, где не требуется большой объем данных, но необходим огромный объем вычислений.^[3]

Разработчики квантовых вычислений в мире за год привлекли $2 млрд инвестиций

В 2022 году объем инвестиций на мировом рынке квантовых вычислений достиг $2 млрд, хотя соответствующие технологии находятся на начальном этапе развития. Об этом говорится в исследовании компании McKinsey, результаты которого представлены 20 июля 2023 года.

Аналитики отмечают, что квантовые компьютеры в перспективе обеспечат колоссальный рост производительности по сравнению с классическими системами при решении определенных задач. Это приведет к значительному прогрессу в различных отраслях, включая аэрокосмическую, оборонную, автомобильную, химическую, финансовую и фармацевтическую сферы. Кроме того, квантовые технологии позволят формировать сверхзащищенные каналы связи, а квантовые датчики дадут возможность выполнять измерения различных физических величин с точностью, которая на несколько порядков выше, чем у классических сенсоров.

Объем инвестиций на мировом рынке квантовых вычислений достиг $2 млрд

Однако по состоянию на 2023 год развитие квантовых технологий сопряжено с рядом сложностей. Ключевая проблема — технические ограничения, не позволяющие создавать системы с большим количеством кубитов (квантовых битов) для получения значимых вычислительных ресурсов. Кроме того, в плане экономической эффективности квантовые машины уступают традиционным суперкомпьютерам. На коммерческой основе к октябрю 2023-го доступны лишь несколько квантовых компьютеров.

Тем не менее, спрос на специалистов в области квантовых вычислений растет: с 2018-го по 2022 год количество соответствующих вакансий увеличилось приблизительно в 4 раза. А в 2022-м число объявлений о поиске работников в данной области поднялось на 12% по сравнению с предыдущим годом. Причем в связи с зарождением отрасли специалисты зачастую привлекаются из других сфер, включая математику, электротехнику, химию и пр.^[4]

Какие страны больше всех инвестируют в квантовые вычисления

Квантовые компьютеры имеют огромный потенциал в плане решения сложных ресурсоемких задач, однако прогресс в соответствующей сфере будет относительно медленным. Так, к 2030 году в глобальном масштабе будут работать только около 5000 квантовых компьютеров. Вместе с тем к 2040-му объем мировой экосистемы квантовых вычислений может достичь $106 млрд. Такие цифры приводятся в исследованиях компании McKinsey, результаты которых обнародованы в апреле–мае 2023 года.

Отмечается, что одним из основных препятствий на пути развития квантовых вычислений является то, что кубиты (квантовые биты, которыми оперируют такие системы) нестабильны. Аналитики McKinsey отмечают, что ключевые игроки рынка квантовых вычислений, а также небольшая группа стартапов будут постепенно увеличивать количество кубитов, которыми оперируют их системы. Вместе с тем инвестиции в разработку квантовых технологий продолжат расти.

По оценкам McKinsey, лидером в плане финансовой поддержки отрасли квантовых вычислений являются США. В 2021–2022 гг. в этой стране в стартапы в области квантовых вычислений было вложено приблизительно $3,3 млрд. На втором месте в рейтинге находится Канада с результатом в $1,17 млрд, а замыкает тройку Британия с $1,13 млрд. В Европейском союзе вложения в течение указанного периода составили $499 млн, в Китае — $304 млн. Все остальные регионы вместе взятые потратили на поддержку компаний в области квантовых технологий около $523 млн.

Если рассматривать инвестиции на государственном уровне, то безоговорочным лидером является Китай, который к 2022 году вложил в разработку квантовых компьютеров и сопутствующих технологий примерно $15,3 млрд. На втором месте располагается Евросоюз с $8,4 млрд, на третьем — США с $3,7 млрд. В десятку также вошли Япония ($1,8 млрд), Британия ($1,3 млрд), Канада ($1,1 млрд), Индия ($1 млрд), Россия ($0,7 млрд), Израиль ($0,5 млрд) и Сингапур ($0,3 млрд).

В отчете говорится, что Китай лидирует по количеству патентов в области квантовых технологий. В 2020–2022 годах на долю КНР пришлось 52,3% от общего количества патентов, зарегистрированных в соответствующей области. На втором месте с большим отрывом располагается Япония — 13,8%; такой же показатель продемонстрировал Европейский союз. Результат России в течение рассматриваемого периода составил только 0,6%.

По количеству публикаций на тему квантовых технологий первое место также досталось Китаю с 29,5% в 2022 году. Далее идут Евросоюз с 21,7% и США с 21,3%. Россия находится в рейтинге на 10-м месте с долей приблизительно 1,4%. Но, несмотря на то, что КНР и ЕС лидируют по числу статей, американские научные работы признаны наиболее значимыми.

В плане числа специалистов в сфере квантовых вычислений по итогам 2020 года лидировал Европейский союз — 135,5 тыс. Затем идут Индия (82,1 тыс.), Китай (57,7 тыс.), США (45,1 тыс.), Россия (23,5 тыс.) и Британия (14,6 тыс.). Больше всего университетов, ведущих исследования в области квантовых технологий, расположены в США — 67. Затем идут Евросоюз (39 организаций) и Британия (14).

Аналитики McKinsey называют четыре ключевые отрасли, которые в краткосрочной перспективе получат наибольшую выгоду от квантовых вычислений. Это фармацевтика, химическая промышленность, автомобилестроение и финансы. Помимо собственно квантовых вычислений, аналитики McKinsey выделяют две другие области применения квантовых технологий — квантовая связь и квантовое зондирование. В первом случае станет возможным обеспечение высочайшего уровня безопасности, а во втором — максимальной точности измерений, в том числе физических свойств.

Quantum Technology Monitor</ref>

Разработчики квантовых технологий в мире привлекли $2,35 млрд инвестиций

Разработчики квантовых технологий в мире за 2022 год привлекли $2,35 млрд инвестиций. Об этом говорится в докладе, который Сбер подготовил совместно с ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и Институтом искусственного интеллекта AIRI. ТАСС приводит выдержки из этого документа 21 сентября 2023 года.

В исследовании также сказано, что в 2022 году в глобальном масштабе выдано и опубликовано почти 1 600 патентов во всех областях квантовых вычислений: от физических реализаций квантового оборудования и коррекции ошибок до ИИ и машинного обучения.

Разработчики квантовых технологий в мире за 2022 год привлекли $2,35 млрд инвестиций

По словам аналитиков, ведущие страны, понимая прорывной потенциал этого направления, включают квантовые технологии в национальные программы и выделяют все большие бюджеты на исследования. Лидером является Китай с объемом госфинансирования $15,3 млрд. Программы развития имеют ведущие технологические корпорации мира. Так, IBM, которая изготовила квантовый процессор на 433 кубита, планирует в этом 2023 году нарастить количество кубитов до 1121, а Google намерена показать устройство на тысячу кубитов после 2025 года. О намерении разработать полный стек технологий для квантовых вычислений заявила корпорация Intel и уже выпустила на рынок квантовые чипы на спиновых кубитах.

Авторы доклада приходят к выводам, согласно которым хотя к сентябрю 2023 года еще никому в мире не удалось продемонстрировать практическое квантовое превосходство, тем не менее компаниям стоит планировать уже сегодня, что будет после его достижения. Квантовые вычисления способны органично встроиться в рабочие процессы обработки данных, используя адаптационные инструменты для популярных языков программирования и интерфейсов.^[5]

Объем глобального рынка квантовых вычислений оценен в $1,1 млрд

По итогам 2022 года объем мирового рынка квантовых вычислений достиг приблизительно $1,1 млрд. Такие данные содержатся в исследовании IDC, результаты которого были обнародованы 17 августа 2023-го.

Аналитики говорят, что отрасль развивается не столь быстрыми темпами, как предполагалось ранее. Связано это со многими факторами. Один из них — сложности с разработкой квантового оборудования: задержки в реализации многих проектов приводят к тому, что сделанные инвестиции не приносят доход. Кроме того, влияние на рынок оказывает появление других перспективных технологий, таких как генеративный искусственный интеллект, которые, как ожидается, обеспечат значительную ценность для конечных пользователей. Развитию сегмента квантовых вычислений также препятствует сложившаяся макроэкономическая обстановка: это увеличенные процентные ставки, высокие темпы инфляции и перспектива экономического спада.

Объем мирового рынка квантовых вычислений достиг приблизительно $1,1 млрд

IDC считает 2022 год богатым на события в индустрии квантовых вычислений. В рамках проекта European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU), реализуемого властями Евросоюза, странами-участницами и частными компаниями, выбраны сразу шесть площадок для размещения квантовых компьютеров. Такие системы планируется смонтировать в Чехии, Германии, Испании, Франции, Италии и Польше. Они будут применяться прежде всего для разработок и научных исследований, которые в перспективе помогут в создании более мощных и эффективных квантовых компьютеров. Кроме того, в 2022-м компания Nvidia представила платформу гибридной разработки QODA, которая совмещает концепции традиционных и квантовых вычислений. Ряд поставщиков квантового оборудования объявили о партнерстве для ускорения реализации проектов в соответствующей сфере.

Было много шумихи вокруг квантовых вычислений и того, когда подобные системы смогут обеспечить преимущество и для каких вариантов использования. Сегодняшние платформы квантовых вычислений могут быть пригодны только для небольших экспериментов, но со временем в данной сфере ожидаются прорывные достижения, — сказала Хизер Уэст (Heather West), доктор философии и менеджер по исследованиям IDC.

Миллиарды долларов, выделяемые на исследования и разработки, привели к существенным достижениям в области аппаратного и программного обеспечения для квантовых вычислений. Кроме того, предложены новые методы уменьшения и подавления ошибок. Поэтому, полагают аналитики, участникам отрасли не следует воздерживаться от дальнейших инвестиций в данной области.

Отрасль развивается не столь быстрыми темпами, как предполагалось ранее

Согласно прогнозам IDC, глобальные расходы на рынке квантовых вычислений в период с 2022-го по 2027 год будут увеличиваться с показателем CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) на уровне 48,1%. Если эти предположения окажутся верными, объем отрасли в 2027-м достигнет $7,6 млрд. Прогноз включает в себя «базовые квантовые вычисления как услугу», а также «сопутствующие квантовые вычисления как услугу».

Аналитики полагают, что инвестиции в сегменте квантовых вычислений будут увеличиваться в среднем на 11,5% в течение 2023–2027 годов и достигнут почти $16,4 млрд к концу соответствующего периода. При этом учитываются поступления от государственных и частных учреждений, затраты поставщиков технологий и услуг, а также внешнее финансирование от венчурных фондов и частных инвестиционных компаний. IDC особо выделяет растущий интерес к квантовым вычислениям со стороны глобальных государственных учреждений. Такие проекты рассчитаны на несколько лет, а их бюджет оценивается в миллиарды долларов.^[6]

McKinsey прогнозирует рост рынка квантовых вычислений до $80 млрд

В середине июня 2022 года компания McKinsey опубликовала исследование, в котором говорится, что в мире квантовых вычислений все еще зарождающаяся область имеет потенциал для создания новых доходов в размере $80 млрд для предприятий различных отраслей.

По словам экспертов, к июню 2022 года оборудование для квантовых систем остается слишком незрелым, чтобы обеспечить значительное количество вариантов использования, что, в свою очередь, ограничивает возможности для начинающих разработчиков ПО в этой сфере.

McKinsey прогнозирует рост рынка квантовых вычислений до $80 млрд

Квантовые вычисления - эта отрасль компьютерных наук, основана на принципах суперпозиции материи и квантовой запутанности и использует метод вычислений, отличный от традиционного. Теоретически он сможет хранить намного больше состояний на единицу информации и работать с гораздо более эффективными алгоритмами на численном уровне, такими как алгоритм Шора или квантовый отжиг.

По мнению экспертов McKinsey, до 2025 года крупнейшим сегментом рынка квантовых вычислений будет оставаться программное обеспечение с долей около 35%. Ещё примерно 23% придётся на аппаратные решения. Облачные сервисы в сфере квантовых вычислений принесут 16% от общей выручки, профессиональные сервисы 14%. Сюда входят компании, работающие во всех аспектах квантовых вычислений, от производителей компонентов до поставщиков услуг. Ключевыми сферами применения квантовых технологий называются финансовый сектор, кибербезопасность и научная область. Среди направлений применения таких вычислений значатся машинное обучение 24%, оптимизация 19%, моделирование 19%, безопасность 14% и метод Монте-Карло 9%.

В результате в 2022 году объём рынка составит около $325,4 млн, а в 2023 году $728 млн. В 2024 году цифра достигнет $888 млн, а к 2028 году прогнозируется скорректированный размер в $1987,6 млн при среднегодовом темпе роста 35,2% в течение отчетного периода. McKinsey, как и все компании, которые пытаются определить, имеют ли квантовые вычисления какую-либо реальную ценность, пытается пройти по тонкой грани, исследуя возможности квантовых вычислений и одновременно показывая, как технология все еще оторвана от реальности обычных предприятий. Отчет соответствует ожиданиям различных игроков отрасли, включая Intel, D-Wave Solutions, IBM и Google.^[7]

Минобороны Британии начала сотрудничать с Orca Computing

В начале июня 2022 года Министерство обороны Британии приобрело первый в стране квантовый компьютер. Государственное ведомство будет сотрудничать с лондонской Orca Computing для изучения возможностей применения квантовых технологий в оборонной сфере. Подробнее здесь.

2021: 76% мировых ЦОД будут использовать квантовые вычисления к 2023 году

Компании Atos и IQM 10 декабря 2021 года представили результаты своего первого глобального исследования, посвященного перспективам развития квантовых высокопроизводительных вычислений. Согласно его результатам, квантовые вычисления входят в топ-3 технологий в 500 крупнейших центрах обработки данных в мире. Так, 76% центров обработки данных высокопроизводительных вычислений по всему миру уже используют квантовые вычисления или планируют к ним перейти к 2023 году. Подробнее здесь.

2020

Расходы на квантовые вычисления составили $412 млн

Расходы на квантовые вычисления, предоставляемые компаниям, госорганам, образовательным и исследовательским организациям в качестве услуги, в 2020 году достигли $412 млн. Об этом свидетельствуют данные аналитиков IDC, обнародованные в конце ноября 2021 года.

Эксперты не уточнили динамику рынка в сравнении с 2019 годом, но отметили, что имеет место рост в силу нескольких факторов:

• большие достижения в сфере квантовых вычислений;
• развитие услуг по предоставлению таких мощностей в качестве инфраструктуры (IaaS) и платформы (PaaS);
• рост ресурсоемких вычислительных процессов, которым нужны высокопроизводительные мощности, подобные тем, что предлагают квантовые компьютеры.

Мировой рынок квантовых компьютеров оценен в $412 млн по итогам 2020 года

В исследовании отмечается, что как и любая революционная технология последних нескольких десятилетий, на рынке квантовых вычислений будут потрачены миллиарды долларов на то, чтобы сделать эту технологию привычной и готовой к массовому внедрению.

В IDC считают, что эти инвестиции помогут заменить ограниченные в возможностях квантовые компьютеры на новое поколение решений, которые будут способствовать появлению новых вариантов использования таких вычислений и ускорят развитие рынка.

Согласно прогнозу аналитиков, в период с 2021 по 2027 гг. глобальные затраты на использование квантовых вычислений будут увеличиваться на 50,9% в год и составят $8,6 млрд к концу этого отрезка времени. При этом инвестиции государственных учреждений, частных компаний и исследовательских организаций в квантовые проекты будут расти на 11,3% в год и достигнут $16,4 млрд к концу 2027 года. В эту же сумму входят R&D-расходы производителей и поставщиков услуг и средства венчурных инвесторов.

2020 и 2021 годы стали поворотными для индустрии квантовых вычислений, пишут аналитики. Стратегические подходы, применяемые для реализации преимуществ технологии, стали более определенными, и этому способствовали дорожные карты производителей. Вендоры занимаются методами масштабирования кубитов и исправления ошибок, ищут новые возможности для финансирования, выходят на публичный рынок или развивают партнерские связи с государственным сектором, образовательными учреждениями или коммерческими компаниями, а также объединяются в надежде предложить клиентам полномасштабные квантовые решения. В большинстве случаев эти шаги направлены на развитие квантовой экосистемы, отмечают специалисты.

В 2020 году усилия ученых были сосредоточены на двух направлениях: создании универсальных квантовых компьютеров для широкого круга задач и специализированных квантовых вычислителях

Аналитик IDC Хизер Уэст (Heather West) считает, что компаниям нужно уже сейчас [исследование выпущено в ноябре 2021 года] экспериментировать с квантовыми вычислениями, поскольку настанет время, и технология станет популярной, а те разработки, которые кажутся невыполнимыми в ближайшее время, в конечном итоге будут использоваться для решения самых сложных проблем.

Одной из трудностей, препятствующих развитию рынка квантовых систем, является разработка квантовых алгоритмов для решения практических задач. К 2020 году было известно несколько десятков таких алгоритмов, однако для их реального воплощения требуется решить различные научно-технологические задачи, связанные с оптимизацией практической реализации алгоритмов в условиях конкретной элементной базы.

Квантовые компьютеры обещают фантастическое расширение возможностей в самых разных областях: глобальная оптимизация, создание новых материалов, поиск перспективных лекарств, усовершенствованное машинное обучение и взлом компьютерных шифров.

Одна из наиболее перспективных областей, на которую могут повлиять квантовые вычисления, — разработка систем искусственного интеллекта (ИИ). ИИ имеет дело с огромными объемами данных, а неточности в обучении нейронных сетей приводят к значительным погрешностям. Квантовые компьютеры могут улучшить алгоритмы обучения и интерпретации. По мнению экспертов, большую роль играет способность квантовых компьютеров выходить за рамки привычного двоичного кодирования. Это влияет как на объем анализируемой информации, так и на обработку естественного языка.

Среди стран, которые наиболее активно инвестируют в развитие квантовых компьютеров, - Китай, США, страны ЕС

Страны вкладывают огромные суммы в развитие квантовой отрасли. Китай создал новый центр квантовых исследований (National Laboratory for Quantum Information Sciences) стоимостью $10 млрд; Евросоюз разработал генеральный план развития квантовых технологий и планирует потратить на это около миллиарда евро; США, в соответствии с законом о национальной квантовой инициативе, выделили $1,2 млрд на развитие проектов в этой области за пятилетний период. Однако для достижения полезной вычислительной производительности, вероятно, понадобятся машины, состоящие из сотен тысяч кубитов.

В 2020 году усилия ученых были сосредоточены на двух направлениях: создании универсальных квантовых компьютеров для широкого круга задач и специализированных квантовых вычислителях. Как правило, коммерчески доступные системы имеют небольшое количество кубитов, однако в них используются принципы квантовой механики, ускоряющие вычисления. Одним из главных игроков на этом рынке является компания D-Wave Systems, чьи устройства уже включают в себя пять тысяч кубитов. В 2020 году D-Wave начала предлагать коммерческий доступ через облако к специализированным квантовым компьютерам Advantage с пятью тысячами кубитов, которые пока пригодны для решения сложных оптимизационных задач.^[8]

Рынок квантовых компьютеров оценен в $5,6 млрд

Объем рынка квантовых вычислений по итогам 2020 года достиг $5,6 млрд. Об этом в июле 2021-го сообщили в исследовательской компании Persistence Market Research без уточнения динамики в сравнении с 2019-м. Аналитики лишь заявили, что расходы на такие технологии увеличиваются и продолжат расти в будущем. Ожидается, что рассматриваемый рынок будет демонстрировать ежегодный рост на уровне 33,7%, а в Китае, Японии и Индии положительная динамика будет еще выше (+36,9%, +41,8% и +50,2% соответственно).

В докладе отмечается, что все больше крупных технологических компаний разрабатывают квантовые компьютеры, ориентированные на предоставление бесплатного доступа к их квантовым системам через облачные платформы, с целью повышения осведомленности и создания сообщества разработчиков. Благодаря этому возможностями квантовых вычислений могут воспользоваться университеты, исследовательские группы и организации, тестирующие практические сценарии использования таких технологий.

Рынок квантовых компьютеров достиг $5,6 млрд

Пандемия коронавируса COVID-19 привела ко всплеску спроса на квантовые вычисления, в том числе программное обеспечение, инструменты машинного обучения, облачные решения, искусственный интеллект и квантовые компьютеры, предлагаемые в качестве услуги.

По оценкам консалтинговой компании Boston Consulting Group (BCG), в 2020 году в квантовые стартапы было вложено $675 млн против $211 млн в 2019 году и $138 млн в 2018-м.

По словам руководителя подразделения BCG и еще одного автора отчета Мэтта Ланджионе, ключевое изменение за 2018-2020 гг. — это рост интереса и инвестиций со стороны корпораций.

Это был последний элемент в эффекте домино, после того как правительства и прямые инвесторы начали активные вложения. Создание квантовых компьютеров потребует не только инноваций в сфере оборудования и программного обеспечения, но и новых сценариев использования: предприятиям нужно будет определить состав и объем особо важных проблем, которые должны решить квантовые компьютеры, — отмечает Ланджионе.

Среди лидеров в производстве квантового оборудования: IBM, Google, Honeywell

Квантовые вычисления способствуют решению четырех видов основных задач: имитационного моделирования, оптимизации, машинного обучения и криптографии, следует из отчета BCG. В масштабах зрелой технологии эффект в фармацевтике составит до $80 млрд в год, в шифровании для нужд госструктур — тоже до $80 млрд, в оптимизации логистических сетей — до $100 млрд, в оптимизации поиска и рекламы — до $100 млрд, в разработке химических катализаторов — до $50 млрд, в оптимизации финансовых портфелей — до $50 млрд, в профилактике отмывания денег и мошенничества — до $30 млрд.

По мнению Жана-Франсуа Бобье, директора и партнера BCG, развитие квантовых вычислений продолжится. Достижения и стратегические планы крупных производителей оборудования, таких как IBM, Google, Honeywell, IonQ, PsiQuantum и других, повысили уверенность, что уже до 2030 года появится оборудование достаточно мощное, чтобы решать ключевые проблемы бизнеса и общества. Задействованные в этом компании и правительства должны подготовиться к ускоренному графику, заявил специалист.

Среди производителей квантового оборудования в BCG особенно выделяют достижения таких компаний, как IBM, Google, Honeywell, IonQ и PsiQuantum. В гонке участвуют и менее знаменитые игроки: это стартап PsiQuantum, который с помощью собственных технологий обещает создать более мощный квантовый суперкомпьютер, чем у Google, а также вышедший на биржу стартап IonQ, претендующий на создание массового квантового компьютера.^[9]

Примечания