Меняем кванты на деньги. BCG ждет превращения квантовых вычислений в коммерческую технологию через десять лет
источник: scooptrade.com
События последних двух-трех лет в исследованиях квантовых вычислений приблизили момент, когда из экспериментов кванты станут коммерческой технологией. По оценкам BCG, до 2030 года соревнование пяти основных технологий выявит лидера, а после 2025 года операционные доходы компаний, реализующих квантовые вычисления, станут сопоставимы с ранее сделанными на этом рынке инвестициями. Криптография — не главное для квантовых вычислений, сейчас их ценность просматривается в логистике, фармацевтике, рекламе и на финансовом рынке — в РФ он, как ожидается, будет основным бенефициаром технологии.
Публикуемый сегодня обзор The Boston Consulting Group (BCG) посвящен перспективам коммерческого использования квантовых вычислений — он основан на экспертизе BCG и данных ее бизнес-партнеров, в том числе Goldman Sachs, и основных исследовательских групп. Основное сообщение BCG в обзоре с «говорящим» названием «Что произойдет, когда в квантовых вычислениях перейдут от «если» к «когда»?» — в том, что ковидная реальность последних лет может оставить незамеченными значительные изменения в этой сфере 2019-го и особенно 2020 года, а сам этот переход уже происходит.
Речь, предположительно, идет о том, что основные игроки на будущем рынке определились, сейчас конкурируют пять имеющихся технологий-прототипов, и к 2023–2025 годам можно будет говорить о первой версии коммерческих технологий, а продукт (вычисления) создаст операционные доходы для конечных пользователей в размере $5–10 млрд при рентабельности поставщиков услуг.
В представлении бизнеса квантовые вычисления — это достаточно узкая сфера вычислений (обработка разреженных матриц), где квантовые компьютеры будут заведомо эффективнее альтернативных технологий. Сейчас известны четыре вида задач, в которых кванты дают на порядки лучшие результаты: это криптография, машинное обучение, оптимизация и имитационное моделирование. Криптография, ориентированная в основном на госрынок (и воспринимаемая обществом как главное применение квантов), по оценкам BCG, является, видимо, самой узкой группой задач с потенциалом дополнительной стоимости в $40–80 млрд. Имитационное моделирование — в разы больший рынок для квантов ($175–330 млрд новой стоимости), главным выгодоприобретателем здесь предполагается фармацевтика (сопоставимо с криптографией). Чуть меньше стоимости квантовые вычисления создадут в машинном обучении ($110–210 млрд), причем максимум приходится на поиск и рекламу ($50–100 млрд), тогда как в ряде вариантов для автопрома кванты могут не дать ничего — в отличие от аэрокосмической промышленности, где оптимизация маршрутов полетов может создать стоимость в $20–40 млрд. Львиную же долю общей стоимости ($110–210 млрд) оптимизация может дать логистике и транспорту, меньше — финансам: для них важнее имитационное моделирование.
По оценке BCG, судя по состоянию дел у поставщиков оборудования, пользователи сейчас более всего верят в технологии квантовых вычислений на сверхпроводниках (проекты IBM и Google, 61%), чуть более трети опрошенных считают перспективной технологию ионных ловушек (Honeywell, IonQ) и фотонику (PsiQuantum, Xanadu), в разрабатываемую Intel и SQC технологию квантовых точек верят 26%, на технологию квантовых вычислений на холодных атомах (ColdQuanta, Pasqal) готовы что-то ставить 14%. Пока нет уверенных предположений о позициях потенциальных поставщиков программного обеспечения для квантовых вычислений. Предполагается, что в 2022–2030 годах ключевым для них будет разработка технологии устранения ошибок в шумных средних по размеру системах квантовых вычислений (до 1 млн кубит, текущие прототипы — десятки кубит), над ней, в частности, работает Google, обещая результат к 2029 году. Примерно к этому рубежу кванты начнут переход от венчурных проектов к коммерческим продуктам — это сильно раньше, чем предполагали до 2018 года.
Дмитрий Буторин
Квантовым компьютерам пробивают дорогу в массы
Новые открытия и проекты приближают широкое применение квантовых технологий
За последние недели в области квантовых компьютерных технологий произошло сразу несколько событий, которые, по мнению экспертов, значительно приближают массовое коммерческое использование квантовых компьютеров. Консорциум американских и британских разработчиков создал первую операционную систему для квантовых компьютеров, которая может работать на компактном процессоре. А группа британских исследователей совершила открытие, которое может значительно упростить использование сверхпроводников, необходимых для работы квантовых компьютеров.
В конце июня консорциум американских и британских разработчиков представил первую в мире операционную систему для квантовых компьютеров, которая может работать на компактном процессоре. В консорциум входят кембриджская компания Riverlane, специализирующаяся на разработке ПО для квантовых компьютеров, и нью-йоркская компания Seeqc, которая ставит своей целью коммерциализацию квантовых компьютерных технологий.
Концепт-версия ОС под названием Deltaflow.OS (полное название Deltaflow-on-ARTIQ) была представлена в конце прошлого года, а в конце июня разработчики провели презентацию этой работы уже на компактном оборудовании, сопоставимом по размеру со стандартными процессорами.
Сооснователь Seeqc и руководитель лондонской лаборатории Мэттью Хатчингс заявил, что это событие является «весьма значительным для будущего квантовых компьютеров — подобно тому, как в свое время изобретение микрочипа значительно ускорило коммерциализацию традиционных компьютеров, сделав их компактными и существенно сократив издержки производства. Нынешние системы уже проделали фантастическую работу для функционирования квантовых компьютеров, но они занимают целые комнаты, что очень сложно для производства. Поэтому мы взяли технологию, для которой нужна целая комната, и уменьшили ее до размеров чипа».
Еще одним событием, которое может существенно ускорить коммерциализацию квантовых компьютерных технологий, стало открытие группы исследователей под руководством ирландского физика Шимуса Дэвиса.
Еще в 2016 году профессор Дэвис, сотрудничающий с университетами Оксфорда и Корка, обнаружил в купратах (специальные сложные соединения оксидов меди) особое квантовое состояние, так называемый эффект куперовской пары — связанное состояние двух взаимодействующих электронов, позволяющее достичь сверхпроводимости.
Для работы квантовых компьютеров необходимы сверхпроводники, работу которых сейчас можно обеспечивать лишь при сверхнизких температурах, создаваемых в специальных камерах (около –270 °С).
В 2016 году профессор Дэвис не мог сказать, был ли обнаруженный эффект уникальным феноменом только купратов, или его можно было получить и в других полупроводниках. Почти шесть лет группа Дэвиса потратила на создание специального микроскопа и соответствующие исследования. В конце концов ученые обнаружили тот же эффект в уже используемых при обычных температурах тонких монослойных полупроводниках — дихалькогенидах переходных металлов (TMD). В конце июня результаты этих исследований под названием «Открытие состояния волны плотности куперовской пары в дихалькогенидах переходных металлов» были опубликованы в журнале Science. По словам профессора Дэвиса, открытие важного для квантовых компьютеров эффекта в таких материалах, как TMD, является весьма важным событием, поскольку расширяет возможности этих материалов для достижения эффекта сверхпроводимости и развития квантовых компьютерных технологий для более массового применения.
Массово доступные квантовые компьютерные технологии уже сейчас находятся примерно в том же состоянии, что находились обычные компьютерные технологии всего 30–40 лет назад»,— полагает Шимус Дэвис.
Пока ученые пытаются приблизить создание новых и более доступных квантовых компьютеров, крупный бизнес движется в том же направлении. 13 июня американская корпорация IBM установила в Германии свой квантовый компьютер Q System One, который на данный момент является самым мощным квантовым компьютером, работающим в Европе. Q System One размещен в лаборатории города Энинген, который находится в 20 км от Штутгарта. Рабготать на этом квантовом компьютере вместе со специалистами IBM будут специалисты немецкого научно-исследовательского института Фраунгофера (Fraunhofer IIS).
Совместный проект IBM и Fraunhofer IIS является частью многолетней программы правительства Германии по развитию квантовых компьютерных технологий, на 2021–2025 годы правительство выделило для исследований в этой области €2 млрд. Специалисты Фраунггоферовского института уже заявили, что начало работы Q System One в Германии позволит не только их организации, но и другим немецким исследователям значительно продвинуться в изучении квантовых компьютерных технологий для их практического применения.
Евгений Хвостик, Ярослава Плаксина
suare 22 Июля 2021Молодая американская компания Atom Computing сообщила о создании квантового компьютера с беспрецедентными характеристиками. Заявленное время когерентности кубитов в квантовой системе первого поколения на порядок больше, чем у существующих конкурирующих систем.
Компания не раскрывает точных данных о своём квантовом вычислителе. Неизвестно даже число кубитов в системе, о чём говорится намёками. В частности, система первого поколения Phoenix способна оперировать 100 атомами одного из «щелочноземельных металлов». Атомы устанавливаются в ловушки в вакуумной камере так называемым оптическим или лазерным пинцетом. Атомы в ловушках становятся кубитами, состояниями которых управляют с помощью лазера.
Судя по заявлениям Atom Computing, время когерентности — длительность нахождения атомов в состоянии суперпозиции, при котором пресловутый кот Шрёдингера и жив, и мёртв одновременно — значительно превышает 100 мкс. Это вселяет в руководство молодой компании уверенность, что мифическое квантовое превосходство будет впервые достигнуто на их системе. «Масштабируемость и стабильность наших систем вселяют в нас уверенность в том, что мы сможем привести отрасль к истинному квантовому превосходству», — сказал Роб Хейс (Rob Hays), генеральный директор и президент Atom Computing.
Роб Хейс, назначенный генеральным директором Atom Computing, является ветераном отрасли и, например, свыше 20 лет проработал в компании Intel, где разрабатывал стратегию применения процессоров Xeon. Также Хейс работал в Lenovo, занимаясь продвижением серверных платформ. Кроме того, компания Atom Computing сообщила о получении $15 млн в первом раунде сбора инвестиций, которые пойдут на совершенствование квантовых вычислителей.
До появления более подробной информации о квантовой системе Atom Computing обсуждать её перспективы рано. Подобные системы успешно создают в Гарварде и даже обещают в скором времени побить мировой рекорд и представить программируемый 256-кубитовый квантовый симулятор. На коммерческий уровень с подобными системами вышла компания Honeywell. Новая система Honeywell оперирует 6 кубитами в оптических ловушках, что само по себе говорит о границе практической применимости подобных технологий. Поэтому 100 атомов в системе Phoenix компании Atom Computing могут превратиться в систему со значительно меньшим числом логических кубитов. Тем не менее, система представляется интересной, и мы за ней проследим.
suare 22 Июля 2021