Технотренды 2024: Квантовый компьютер можно будет взять в аренду

В серии материалов «Технотренды 2024» редакция Hi-Tech Mail.ru подводит итоги 2023 года и заглядывает в будущее. В этой статье расскажем, до чего дошел прогресс в квантовых вычислениях. Спойлер: их уже пытаются монетизировать.

Кажется, о квантовых компьютерах говорят не так громко, как о ChatGPT, а отрасль развивается в стороне от мейнстримных технологий типа нейросетей или метавселенных. Hi-Tech Mail.ru изучила тренды в сфере квантовых вычислений и делится прогнозами.

Первый в мире рабочий квантовый компьютер создали трое ученых из MIT, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли еще в 1998 году. Это было несложное по современным меркам устройство на 2 кубита, которое на деле показывало работу теоретических принципов квантовых вычислений.

С тех пор в гонку, помимо исследовательских институтов, включились коммерческие компании: IBM, Intel, Google, Microsoft, Alibaba и другие. За 25 лет прогресс в этой области дошел до создания квантового процессора на 1000 кубитов.

Кубит (квантовый бит) — главная единица информации в квантовых вычислениях по аналогии с двоичным битом на привычных нам устройствах. У кубита есть суперпозиция, способность существовать в нескольких состояниях одновременно, тогда как классический бит может находиться лишь в одном — 0 или 1. Это делает квантовые вычисления во много раз производительнее и быстрее. Чаще всего кубиты это частицы меньше атома: электроны или фотоны, которые помещают, например, в магнитное поле.

Квантовые технологии становятся все более популярными у бизнеса

До недавнего времени рынок квантовых вычислений был новым низкоконкурентным рынком и представлял интерес преимущественно для исследовательских команд из мировых научных институтов.

По мере развития технологий и достижения первых успехов, кванты стали выходить за пределы научных кампусов и превращаться в готовые продукты для компаний. По прогнозам аналитиков BCG, квантовые вычисления обладают сотнями потенциальных применений, каждое из которых создает бизнес-ценность на десятки миллиардов долларов.

Потенциальная экономическая ценность от квантовых вычислений к 2035 году — $620−1270 млрд в химической промышленности, медико-биологических исследованиях, финансах и автомобилестроении, уточняют в McKinsey.

Появляются модели коммерческих квантовых компьютеров, доступных для аренды и покупки. Например, в октябре 2023 года Quandela, французский стартап, специализирующийся на фотонных квантовых вычислениях, поставил свой первый квантовый компьютер MosaiQ в один из дата-центров ведущего облачного провайдера Европы OVHcloud.

В ноябре Quandela привлек €50 млн на производство коммерческих квантовых компьютеров и их продажи промышленным предприятиям. На данный момент у них всего шесть кубитов, но для большинства сложных коммерческих задач этого более чем хватит.

С квантовыми технологиями экспериментируют компании из разных индустрий. Инвестиционный банк JP Morgan сотрудничает с калифорнийским производителем квантовых компьютеров QC Ware в области «квантового глубокого хеджирования». Компании взяли классический алгоритм управления биржевыми рисками и с помощью квантового глубокого обучения натренировали модель на совершение защитных сделок.

Стоимость коммерческого квантового компьютера в зависимости от его возможностей может составлять $10−50 млн.

Фармацевтическая и биотех-компания Moderna объединила усилия с IBM для использования квантовых вычислений в улучшении технологии мРНК, которая легла в основу вакцины от Covid-19. Moderna с помощью квантов IBM планирует применить мРНК для борьбы с другими заболеваниями, помимо Covid: как респираторно-синцитиальный вирус и некоторые виды рака.

Автопроизводители тоже решили воспользоваться преимуществами квантовых технологий для вычислительной химии. Ford и BMW в сотрудничестве с Quantinuum смоделировали химический состав материалов аккумуляторов электромобилей — без квантового компьютера просчитать поведение молекул сложных веществ в обычных условиях было бы невозможно, утверждают исследователи.

Похожие эксперименты проводила и химическая компания BASF — благодаря программной платформе CUDA Quantum ей удалось смоделировать нитрилотриуксусную кислоту, которая удаляет токсичные металлы из городских сточных вод. Вычисления проводили с помощью 60-кубитной симуляции на суперкомпьютере NVIDIA Eos H100.

В сегмент все активнее заходят бигтехи. Из крупных игроков это IBM, Microsoft, Alphabet, Intel и Amazon. Например, Intel в середине 2023 года выпустил свой первый 12-кубитный квантовый кремниевый чип Tunnel Falls. В компании это трактуют как очередной шаг к созданию полнофункциональной коммерческой системы квантовых вычислений.

Microsoft, помимо инвестиций в OpenAI, активно вкладывается в отрасль квантовых вычислений. Недавно техногигант стал одним из инвесторов канадской Photonic Inc., которая в ноябре 2023 года привлекла $100 млн. Стартап создает одну из первых в мире масштабируемых, отказоустойчивых и унифицированных платформ для квантовых вычислений и сетей на основе связанных кремниевых спиновых кубитов.

Согласно данным McKinsey, 67% компаний крупнейших технологических компаний США в ближайшие пять лет планируют инвестировать в квантовые вычисления $10 млн и больше.

Один из недавних прорывов — в начале декабря 2023 года IBM представила новейший чип для квантового компьютера Condor с более 1000 кубитами. Это рекордный показатель на данный момент. Предыдущий рекорд был установлен годом ранее — и тоже IBM (433 кубита).