Квантовые вычисления берутся за дело

Квантовые исследования сегодня означают большой бизнес. То, что когда-то считалось научной диковинкой, теперь квантовые вычисления обещают изменить многие аспекты повседневной жизни, от кибербезопасности до разработки лекарств и прогнозирования погоды. В последние годы работа в области квантовых вычислений начала перемещаться из университетов в корпоративные исследовательские лаборатории, а крупные транснациональные корпорации, а также стартапы и венчурные капиталисты вступили в гонку за коммерциализацию квантовых технологий. Но, несмотря на все объявления о рекордном финансировании и ажиотаж, некоторые предупреждают, что это способствует возникновению «квантового пузыря», который вскоре может лопнуть. 

Сердцем и душой квантового компьютера являются квантовые биты или кубиты. Они отличаются от стандартных компьютерных битов, которые могут быть либо 0, либо 1. С другой стороны, кубиты могут быть и тем и другим. Использование этой функции для сложных вычислительных задач означает, что можно будет вычислять решения намного быстрее, чем самые быстрые современные компьютеры, путем масштабирования вычислений для вычислений с большим количеством кубитов, что приводит к экспоненциальному увеличению вычислительной мощности. Кубиты могут быть созданы из различных аппаратных платформ, таких как сверхпроводящие кубиты или захваченные ионы. Другими будущими методами являются фотонные квантовые процессоры, которые вместо этого используют свет.

Эксперты говорят, что настоящего «квантового преимущества» можно ожидать только тогда, когда квантовые компьютеры будут работать с миллионом кубитов. И с текущим рекордом, который все еще ниже 100 кубитов, еще есть куда двигаться. Но что больше всего мешает прогрессу, так это декогерентность самих кубитов. Чтобы этого избежать, их обычно приходится эксплуатировать при температуре около 0 К и экранировать друг от друга и от окружающей среды. Однако с научной точки зрения ничто не мешает созданию крупномасштабных квантовых компьютеров, но есть несколько сложных инженерных проблем, которые необходимо решить. 

Некоторые из этих проблем решаются с помощью масштабных государственных программ. В США правительство вкладывает 1.2 миллиарда долларов в Программа Национальной квантовой инициативы который нацелен как на академические круги, так и на частный сектор, в то время как правительство Великобритании приближается к концу своего 10-летнего периода в 1 миллиард фунтов стерлингов. Национальная программа квантовых технологий, которая началась в 2013 году. Тем временем Нидерланды в прошлом году направили 615 млн евро в зонтичную организацию Квантовая Дельта NL способствовать развитию квантовых технологий. Однако все это стоит в тени предполагаемого финансирования Китаем своей национальной программы в размере 10 миллиардов долларов. 

От большой техники к малой технике

В квантовых вычислениях в настоящее время доминируют технологические гиганты, такие как IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google и Microsoft, причем некоторые из них вкладывают значительные средства в квантовые инициативы. У Google есть 53-кубитный квантовый процессор под названием Sycamore, в то время как IBM обнародовала свои планы по выпуску 433-кубитного чипа в конце этого года и 1121-кубитного чипа в 2023 году. Квантовые устройства IBM уже доступны для использования более чем 200,000 XNUMX клиентов через облачный сервис.

Действительно, многие крупные корпорации изучают квантовые приложения. Goldman Sachs разрабатывает алгоритмы квантовой оптимизации для оценки активов на основе неотъемлемого риска, связанного, например, с различными опционами или акциями. В нем говорится, что финансовые операции могут выиграть от квантовых компьютеров уже в ближайшие пять лет. Тем временем производитель автомобилей Daimler изучает, как квантовые компьютеры могут моделировать новые материалы для разработки более производительных и недорогих автомобильных аккумуляторов. Банк HSBC объявил в апреле прошлого года о партнерстве с IBM для изучения потенциала квантовых вычислений в банковской сфере.

И в игре участвуют не только крупные игроки. Число стартапов, основанных на квантовых технологиях, росло в течение нескольких лет, и, согласно последним оценкам, их насчитывается 265. Отчет о квантовых вычислениях. А некоторые делают большие шаги вперед. Американский стартап ColdQuanta в этом году запустил 100-кубитный процессор на основе холодных атомов и надеется обновить его до 1000 кубитов в ближайшие три года. Другая американская компания — IonQ — стала первым квантовым стартапом, начавшим публичные торги на Нью-Йоркской фондовой бирже в прошлом году, что позволило ей привлечь более 600 млн долларов инвестиционного финансирования. Еще одна важная сделка связана с PsiQuantum, которая в этом году получила 450 миллионов долларов, основываясь на своем обещании построить полномасштабный квантовый компьютер на основе фотоники к 2025 году. 

Учитывая, что в основе потенциала квантовых технологий лежит прочная научная основа, вопрос не в том, произойдет ли это, а в том, когда

Фрике Хейман

Квантовые стартапы также вызывают интерес венчурных капиталистов. Это немного противоречит здравому смыслу, поскольку венчурные капиталисты обычно делают ставку на «безопасных лошадок», чего нельзя сказать о коммерческих продуктах, которые, как ожидается, появятся на рынке примерно через десять лет. Тем не менее, по данным консалтинговой фирмы McKinsey, венчурный и другой частный капитал в настоящее время составляет более 70% инвестиций в квантовые технологии. И если в 93.5 году было инвестировано всего 2015 миллиона долларов, то в 2021 году эта цифра выросла до ошеломляющих 3.2 миллиарда долларов. 

Опасность всех этих вложений в том, что они ведут к пузырю, но кого-то это не беспокоит, по крайней мере, пока. «Я не верю, что произойдет общий крах инвестиций, потому что в ближайшие несколько лет мы увидим объявления об успехах и организации, использующие квантовые вычисления для реальных коммерческих или научных приложений», — говорит Дуг Финке, руководитель Отчет о квантовых вычислениях. 

Фрике Хейман, директор по развитию экосистемы в Quantum Delta NL, добавляет, что немного шумихи не обязательно плохо, так как это поможет побудить людей заняться квантовыми технологиями. «Учитывая, что в основе потенциала квантовых технологий лежит прочная научная основа, вопрос не в том, произойдет ли это, а в том, когда», — добавляет она.