Квантові обчислення починають роботу

Сьогодні квантове дослідження означає великий бізнес. Те, що раніше вважалося науковою цікавістю, квантове обчислення тепер обіцяє змінити багато аспектів повсякденного життя від кібербезпеки до розробки ліків і прогнозування погоди. Останніми роками робота в галузі квантових обчислень почала виходити з університетів у корпоративні дослідницькі лабораторії, а великі транснаціональні корпорації, а також стартапи та венчурні капіталісти беруть участь у гонці за комерціалізацію квантових технологій. Але попри всі оголошення про рекордне фінансування та ажіотаж, деякі попереджають, що це сприяє створенню «квантової бульбашки», яка незабаром може лопнути. 

Серцем і душею квантового комп’ютера є квантові біти або кубіти. Вони відрізняються від стандартних комп’ютерних бітів, які можуть бути 0 або 1. З іншого боку, кубіти можуть бути обома. Використання цієї функції для складних обчислювальних задач означає, що можна обчислювати рішення набагато швидше, ніж найшвидші сучасні комп’ютери, шляхом масштабування обчислень для обчислення з багатьма кубітами, що призведе до експоненціального збільшення обчислювальної потужності. Кубіти можуть бути виготовлені з різних апаратних платформ, таких як надпровідні кубіти або захоплені іони. Іншими майбутніми методами є фотонні квантові процесори, які замість цього використовують світло.

Експерти кажуть, що справжньої «квантової переваги» можна очікувати лише тоді, коли квантові комп’ютери будуть працювати з мільйоном кубітів. І оскільки поточний рекорд все ще нижче 100 кубітів, є ще багато чого попереду. Але найбільше заважає прогресу декогеренція самих кубітів. Щоб уникнути цього, вони зазвичай повинні працювати при температурі близько 0 K і бути захищеними один від одного та навколишнього середовища. Однак з наукової точки зору ніщо не заважає створенню великомасштабних квантових комп’ютерів, але є кілька складних інженерних проблем, які потрібно вирішити. 

Деякі з цих викликів вирішуються за допомогою масштабних державних програм. У США уряд вкладає 1.2 млрд дол Національна програма Quantum Initiative який спрямований як на наукові кола, так і на приватний сектор, тоді як уряд Великобританії наближається до кінця свого 10-річного 1 мільярда фунтів стерлінгів Національна програма квантових технологій, який розпочався в 2013 році. Тим часом Нідерланди спрямували 615 мільйонів євро минулого року в головну організацію Квантова дельта NL сприяти розвитку квантових технологій. Однак все це залишається в тіні фінансування Китаєм своєї національної програми в 10 мільярдів доларів. 

Від великих технологій до малих

Зараз у квантових обчисленнях домінують технологічні гіганти, такі як IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google і Microsoft, причому деякі з них вкладають значні кошти в квантові ініціативи. Google має 53-кубітний квантовий процесор під назвою Sycamore, тоді як IBM оприлюднила свої плани щодо виробництва 433-кубітного чіпа пізніше цього року та 1121-кубітного чіпа в 2023 році. Квантові пристрої IBM вже доступні для використання понад 200,000 XNUMX клієнтів через хмарний сервіс.

Дійсно, багато великих корпорацій досліджують квантові програми. Goldman Sachs розробляє алгоритми квантової оптимізації для оцінки активів на основі внутрішнього ризику, пов’язаного, наприклад, з різними опціонами чи акціями. У ньому сказано, що квантові комп’ютери можуть отримати вигоду від фінансових операцій уже в найближчі п’ять років. Виробник автомобілів Daimler тим часом досліджує, як квантові комп’ютери можуть симулювати нові матеріали для розробки більш продуктивних і дешевих автомобільних акумуляторів. У квітні минулого року банк HSBC оголосив про партнерство з IBM для вивчення потенціалу квантових обчислень у банківській справі.

І в грі беруть участь не лише великі гравці. Кількість стартапів, заснованих на квантових методах, зростає протягом кількох років, і за останньою оцінкою з 265 Звіт про квантові обчислення. І деякі роблять великі кроки вперед. Цього року американський стартап ColdQuanta випустив 100-кубітний процесор на основі холодних атомів і сподівається оновити його до 1000 кубітів у наступні три роки. Інша американська компанія – IonQ – була першим квантовим стартапом, який почав публічно торгувати на Нью-Йоркській фондовій біржі минулого року, що дозволило йому залучити понад 600 мільйонів доларів інвестиційного фінансування. Інша значна угода стосується PsiQuantum, яка забезпечила раунд 450 мільйонів доларів цього року, ґрунтуючись на своїй обіцянці створити повномасштабний квантовий комп’ютер на основі фотонної системи до 2025 року. 

Враховуючи, що потенціал квантової технології є надійним науковим підґрунтям, питання полягає не в тому, чи це станеться, а коли

Фріке Хейман

Квантові стартапи також привертають інтерес венчурних капіталістів. Це трохи суперечить інтуїції, оскільки венчурні капіталісти зазвичай роблять ставку на «безпечних коней», чого не можна сказати про комерційні продукти, які, як очікується, з’являться на ринку приблизно через десять років. Тим не менш, за даними консалтингової компанії McKinsey, венчурний та інший приватний капітал зараз становить понад 70% інвестицій у квантові технології. І якщо у 93.5 році було інвестовано лише 2015 мільйона доларів, то у 2021 році ця цифра зросла до приголомшливих 3.2 мільярда доларів. 

Небезпека всіх цих інвестицій полягає в тому, що вони призводять до бульбашки, але це не хвилює деяких, принаймні на даний момент. «Я не вірю, що буде загальний крах інвестицій, тому що в наступні кілька років ми побачимо оголошення про успіхи та організації, які використовують квантові обчислення для реальних комерційних або наукових застосувань», — каже Дуг Фінке, керівник Звіт про квантові обчислення. 

Фріке Хейман, директор із розвитку екосистем Quantum Delta NL, додає, що трохи ажіотажу не обов’язково погано, оскільки це допоможе заохотити людей піти на квантові технології. «Враховуючи, що потенціал квантової технології є надійним науковим підґрунтям, питання полягає не в тому, чи це станеться, а коли», — додає вона.