По данным международной консалтинговой компании McKinsey & Company в 2022 году мировые инвестиции в стартапы в области квантовых технологий достигли своего максимального уровня и составили 2,35 млрд. В отрасль было вложено около 68% всех инвестиций, начиная с 2001 года, что свидетельствует об уверенности инвесторов в будущем квантовые технологии коммерческом потенциале этих технологий [4]. Вычислительные устройства, реализованные на основе принципов квантовой механики, обладают потенциалом решать определенные сложные задачи гораздо быстрее, чем классические компьютеры. Это может привести к значительным прорывам в области искусственного интеллекта, криптографии, оптимизации, моделирования сложных систем, включая химическое моделирование, разработка новых веществ и материалов, а также и в других областях. 25 ноября 2020 года «Росатом» раскрыл подробности своего квантового компьютера.
- 2020 и 2021 годы стали поворотными для индустрии квантовых вычислений, пишут аналитики.
- Так Дмитрий Фомичев, директор по математическому моделированию «Росатома», отметил, что в решаемые для госкорпорации задачи требуют все более мощных вычислительных средств.
- К ним относится, к примеру, Q#, разработанный Microsoft, а также qGCL, QMASM, Quantum Computation Language, Scaffold, Silq.
- Как правило, это облачная услуга, которая дает клиентам доступ к платформам для вычислений через интернет.
- 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.
- Все это может существенно повлиять как на развитие существующих, так и на создание принципиально новых систем защиты.
«Росатом» назвал сроки запуска серийного производства квантовых компьютеров
Такие цепочки, ориентированные на конкретную проблему и оптимизированные для ее решения, могут рассматриваться в качестве интеллектуальной собственности и потому становятся привлекательными для злоумышленников целями. Основные киберугрозы на уровне квантовой цепочки включают ее компрометацию, а также нарушение целостности из-за использования ненадежных компиляторов. Одна из основных характеристик кубитов — это время когерентности, или время жизни. Оно представляет собой период, в течение которого квантовое состояние кубита остается стабильным.
К 2030 году в России будет сформирована квантовая индустрия
Руководитель научной группы РКЦ Илья Семериков отметил, что одним из самых сложных технологических этапов было “научиться делать самим хорошие ионные ловушки, хорошие квантовые процессоры”. QCaaS (quantum computing as a service) означает предоставление квантовых вычислительных ресурсов как услуги по запросу. Как правило, это облачная услуга, которая дает клиентам доступ к платформам для вычислений через интернет. В среде облачных вычислений пользователи, как правило, не имеют прямого контроля над физической средой, в которой выполняется программа. Тем временем злоумышленники могут использовать побочные каналы для получения информации об алгоритмах, выполняемых на этих компьютерах.
76% мировых ЦОД будут использовать квантовые вычисления к 2023 году
Надо отметить, что в этой области наконец появились первые профессиональные стандарты. Действует стандарт, который совместно разработали «Российские железные дороги» совместно с АНО «Центр обеспечения цифровой трансформации» — «Специалист по монтажу и технической эксплуатации квантовых сетей». Поправить положение могли бы специалисты из смежных областей — химии, физики, электроники, математики и т. Но, похоже, пока их конверсия в специалистов «по квантам» идет недостаточно эффективно. “Самый большой вызов — это вызов научный, поскольку часто то, что мы делаем, мы не знаем, как сделать. Мы шагаем в неизвестное”, — сказал научный директор Российского квантового центра Алексей Акимов.
«Росатом» раскрыл подробности своего квантового компьютера
Команды IBM Research и ExxonMobil Corporate Strategy Research совместно работали над моделированием маршрутизации морских грузов с помощью квантовых устройств, анализируя сильные и слабые стороны стратегий маршрутизации транспортных средств и грузов. В то же время Groovenauts и Mitsubishi Estate использовали квантовую технологию D-Wave для оптимизации управления отходами и сокращения выбросов углекислого газа. Помимо этого, D‑Wave совместно с Volkswagen использовала квантовый компьютер для планирования оптимальных маршрутов такси в Пекине. Используя данные о движении 418 такси в одном из самых оживленных городов мира, команда стремилась оптимизировать транспортный поток между центром мегаполиса и аэропортом. Во время сотрудничества с портом Лос-Анджелеса разработчик квантового ПО SavantX использовал квантовые вычисления для оптимизации размещения контейнеров, чтобы лучше координировать их движение с прибытием грузового транспорта.
«Росатом» разработал дорожную карту развития квантовых вычислений в России
Наконец, еще одно важное направление, развивающееся параллельно с квантовыми вычислениями и связью,— квантовая сенсорика. Высокочувствительные сенсоры и детекторы, работающие на принципах квантовых явлений, не только необходимы для развития квантовой коммуникации, но и значительно улучшат возможности многих «классических» типов связи — вплоть до дальней космической. Те же устройства значительно повысят доступные человечеству точность и разрешение измерений в самых разных областях — от медицины и биотехнологий до астрономических наблюдений. Передаваемое сообщение попросту невозможно перехватить — этому препятствует сама природа явления квантовой запутанности, которое используется при передаче. Поэтому квантовые коммуникации смогут послужить решением серьезной проблемы, к которой приведет появление достаточно сильных квантовых компьютеров — дело в том, что они будут способны быстро взламывать любые «классические» алгоритмы шифрования. Это ставит под угрозу частную, корпоративную и национальную безопасность, поэтому квантовое будущее просто немыслимо без защищенной квантовой связи.
Квантовые исследования после начала СВО. Что сделано уже в новых условиях?
Так, IBM, который уже изготовил квантовый процессор из 433 кубитов и планирует в этом году увеличить его «мощность» до 1121 кубит, а Google намерена выпустить устройство на 1 тыс. О разработке полного стека технологий для квантовых вычислений заявила корпорация Intel, уже выпустившая на рынок квантовые чипы на спиновых кубитах, изготовленные при помощи технологий для выпуска классических полупроводниковых транзисторов. Приоритетом на национальном уровне кванты являются и для Японии, госинвестиции которой в это направление оцениваются, по данным «Quantum Technology Monitor» McKinsey & Company, в 1,8 млрд долл. Здесь разработки в сфере квантов развиваются корпорациями в тесной связке с научными институтами. Так, Fujitsu и Институт физико-химических исследований RIKEN в марте 2023 года представили 64-кубитный компьютер собственной разработки с облачным доступом. Желающих воспользоваться новой услугой оказалось так много, что пришлось вводить очередь.
Квантовые вычисления и сенсорика: основные тенденции
Злоумышленники могут попытаться получить его, если, например, не имеют собственных квантовых вычислительных мощностей, но хотят выполнить ресурсоемкие вычисления. Перекрестные помехи представляют собой непреднамеренную передачу квантовой информации между двумя кубитами или более. В среде многопользовательских вычислений, где несколько квантовых программ используют одно и то же оборудование, это становится серьезной проблемой. Такая ситуация реалистична, поскольку поставщики, как правило, избегают простоев оборудования. Манипулируя взаимодействием между кубитами, злоумышленник может провести атаку, что вызовет сбои в программе жертвы, а также приведет к утечке информации и неверным вычислениям. Квантовая схема, или квантовая цепочка — вычислительная процедура, представленная в виде схемы, определяющая серию логических квантовых операций над базовыми кубитами.
Квантовые технологии уже становятся не просто научными разработками, а внедряемыми на практике инструментами, влияющими на экономическое развитие. При этом инвестиции в квантовые технологии достигли самого высокого годового уровня, по данным отчета McKinsey & Company за 2023 год. К отраслям, которые получат экономический эффект от квантовых вычислений, аналитики отнесли автомобилестроение, химическую промышленность, финансовую сферу, медицину и биологию. Слово «слепые» означает, что квантовый компьютер не имеет полной информации о задачах, которые решает.
Японский инвестор заявил, что надеется в конечном итоге использовать возможности квантовых вычислений IonQ для ускорения вычислений для некоторых компаний из своего портфеля. Общий тренд на регистрацию и получение патентных заявок с каждым годом неуклонно растет, в среднем увеличивая объем на треть. Рассмотренные данные позволяют понять как уровень активности в сфере квантовых технологий в каждой из стран, так и географическое распределение рынков. О результативности вовлечения университетов в квантовые исследования можно судить по их патентной активности (Рис.1).
Больше всего университетов, ведущих исследования в области квантовых технологий, расположены в США — 67. Член экспертного совета по российскому программному обеспечению Илья Массух указывает на то, что заложенные во всем проекте дорожной карты средства меньше расходов крупных зарубежных компаний на квантовые вычисления поодиночке. При этом он поддержал концепцию одновременно развития программных и аппаратных технологий и добавил, что, Россия не отстает в сфере квантовых разработок. Госкорпорация планировала создать в России рынок квантовых сенсоров и оценила эту задачу в 41 млрд рублей. В правительстве захотели секвестировать бюджет на разработку этой технологии до 7 млрд рублей. Из-за снижения господдержки денег хватит только на проведение научно-исследовательских работ, однако поставить выпуск квантовых датчиков на поток и создать их промышленные образцы не получится, считает Бровко.
Планируется, что к намеченому сроку компания завершит разработку технологии, которая позволит приступить к серийному производству квантовых компьютеров в промышленных масштабах. Директор ФИАН Николай Колачевский продемонстрировал ионную ловушку, являющуюся ключевым элементом квантового процессора, премьер-министру Михаилу Мишустину. Квантовый компьютер основан на технологии кудитов, которая используется в России, Австрии и США. Этот новый подход позволил существенно увеличить мощность вычислителя, который теперь доступен через облачную платформу для выполнения базовых квантовых алгоритмов. Эпоха квантовых компьютеров предполагает два подхода к защите информации.
Кубит — это квантовый бит, аналог классического бита (единицы измерения информации в компьютерах). Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, которое оперирует кубитами. Samsung также активно инвестирует в разработку квантового компьютера и работает над сопряженными технологиями.
