Год кванта: ближайшие перспективы квантовых технологий
Когда дело доходит до квантовых технологий (КТ), инвестиции растут, а прорывы множатся. Организация Объединенных Наций объявила 2025 год Международным годом квантовой науки и технологий, отмечая 100-летие с момента первоначальной разработки квантовой механики. КТ набирают широкую популярность.
В 2024 году отрасль квантовой связи перешла от выращивания квантовых битов (кубитов) к стабилизации кубитов — и это знаменует собой поворотный момент. Это сигнал для критически важных отраслей промышленности о том, что КТ вскоре могут стать безопасным и надёжным компонентом их технологической инфраструктуры.
Три основных столпа QT — квантовые вычисления, квантовая связь и квантовое зондирование — могут вместе принести до $97 млрд дохода по всему миру к 2035 году. Квантовые вычисления захватят большую часть этого дохода, увеличившись с $4 млрд дохода в 2024 году до $72 млрд в 2035 году. Хотя QT повлияют на многие отрасли, наибольший рост будет наблюдаться в химической промышленности, науках о жизни, финансах и отраслях мобильности.
К 2035 году квантовые вычисления могут стоить от $28 до $72 млрд, квантовая связь может стоить от $11 до $15 млрд, а квантовое зондирование может стоить от $7 до $10 млрд — в общей сложности до $97 млрд. Этот рост не показывает никаких признаков замедления. К 2040 году общий рынок QT может достичь $198 млрд.
Частные и государственные инвесторы всё больше уверены в том, что стартапы QT будут генерировать измеримую ценность. В 2024 году они вложили почти $2,0 млрд в стартапы QT по всему миру, что на 50% больше по сравнению с $1,3 млрд в 2023 году. Финансирование частного сектора от венчурного капитала и частных инвестиционных компаний составило две трети от этой суммы, или около $1,3 млрд, что на 19 процентных пунктов меньше по сравнению с 2023 годом. Государственное финансирование взяло бразды правления в свои руки, увеличившись на 19 процентных пунктов по сравнению с 2023 годом и составив 34 процента финансирования 2024 года, или $680 млн. Это показывает возросшую срочность со стороны правительств в инвестировании в потенциал QT.
Два стартапа на поздней стадии, PsiQuantum и Quantinuum, получили половину от общего объёма инвестиций в 2024 году, что подчёркивает уверенность инвесторов в том, что зрелые, устоявшиеся стартапы продолжат расти. Наши исследования показывают, что это уже происходит; одни только компании, занимающиеся квантовыми вычислениями, получили от $650 до $750 млн дохода в 2024 году и, как ожидается, превысят $1 млрд в 2025 году. Этот всплеск доходов обусловлен постоянным ростом развёртывания квантового оборудования в частной промышленности и оборонном секторе.
Инвестиции правительств стран мира в стартапы QT на сумму $680 млн в 2024 году были лишь частью их обязательств перед сектором. В целом правительства объявили о финансировании всех видов QT-проектов в размере $1,8 млрд в 2024 году. Например, правительство Австралии объявило о финансовом пакете в размере $620 млн на создание первого в мире отказоустойчивого квантового компьютера коммунального масштаба в Брисбене. Тем временем штат Иллинойс объявил об инвестициях в размере $500 млн в развитие квантового парка. Азиатские инвестиции также выросли в 2024 году, в основном за счёт инвестиций Сингапура в исследования и таланты в области QT, составивших около $222 млн. Пять из 19 новых стартапов QT, основанных в 2024 году, базируются в Азии, что подчёркивает растущее доминирование региона в этой области.
Поддерживаемая правительством тенденция финансирования QT не показывает никаких признаков замедления. Фактически, она ускорилась в первые месяцы 2025 года, когда Япония объявила о ставке в размере $7,4 млрд на сектор, а Испания обязалась инвестировать $900 млн, доведя объявления о государственном финансировании до более чем $10 млрд.
Хотя экосистема стартапов QT является плодородной почвой для потенциальных прорывов, именно ведущие технологические компании стали инициаторами большинства изменений в 2024 году. Такие компании, как Amazon, Google, IBM и Microsoft, продолжили прогрессировать в квантовых инновациях, представляя ключевые прорывы, которые знаменуют новую эру для отрасли. Среди заметных недавних достижений крупных компаний можно отметить подавление частоты ошибок относительно числа кубитов; разработку нескольких кубитов высокой точности; и существенное снижение стоимости исправления квантовых ошибок.
Исправление ошибок, критический элемент квантового управления, стало ключевым новшеством в 2024 году, когда квантовый вычислительный чип Willow от Google продемонстрировал значительные достижения в исправлении ошибок и производительности. Имея 105 физических кубитов, Willow может выполнять определенные сложные вычисления экспоненциально быстрее, чем суперкомпьютеры, и с низким уровнем ошибок.
Стремясь закрепить раннее преимущество в секторе QT, компании патентуют свои прорывы. Исследование показывает 13-процентный рост числа патентов QT, выданных в 2024 году по сравнению с предыдущим годом. Наибольшее число было у IBM (191), за ней следует Google с 168.
На уровне стран Китай и США подали больше всего заявок на патенты QT в 2024 году, причём Китай лидирует по патентам на квантовые вычисления. Между тем, США лидируют по патентам на квантовую связь, чему способствуют усилия национальных лабораторий, таких как Национальный институт стандартов и технологий, и научно-исследовательских институтов. Эти достижения подчёркивают стратегическую направленность США на развитие области квантовой безопасности.
Потенциальное наступление Q-Day, когда квантовые компьютеры станут достаточно мощными, чтобы сломать текущие стандарты шифрования и критическую цифровую инфраструктуру по всему миру, представляет собой серьезный сдвиг в безопасности. Компаниям необходимо будет переосмыслить свои глобальные стратегии безопасности, и принятие квантовой коммуникации станет краеугольным камнем их нового подхода. Технологии квантовой коммуникации позволяют безопасно передавать квантовую информацию в масштабе, и рынок быстро растет.
В настоящее время правительства являются крупнейшими покупателями технологий квантовой связи, это примерно 57% всех покупок в 2024 году, но частный сектор всё больше принимает эту технологию. Например, к 2035 году на сектор телекоммуникаций, как ожидается, будет приходиться от 16 до 26 процентов общих расходов на продукты квантовой связи.
Цепочка создания стоимости квантовой связи простирается от компонентов, оборудования и прикладного программного обеспечения до операторов квантовых сетей и услуг. Например, для дальней связи требуются квантовые повторители или аппаратные устройства, которые усиливают сигнал. Стартапы и крупные технологические игроки в равной степени стремятся разрабатывать повторители и другое оборудование, даже несмотря на то, что сам рынок программного обеспечения всё ещё невелик. Это позволит компаниям вырваться вперёд на рынке квантовой связи и быть готовыми со своими аппаратными устройствами, когда программное обеспечение догонит их.
Квантовое зондирование вступило в решающую фазу, и разработка приложений в реальном мире будет иметь решающее значение для раскрытия его полного потенциала. В этой области произошли значительные прорывы в 2024 году и начале 2025 года, особенно в случаях использования в обороне и полупроводниках. Поскольку технология квантового зондирования вышла за рамки фундаментальных исследований, теперь основное внимание уделяется производству и развертыванию. Среди заметных достижений за последний год можно отметить первую демонстрацию NASA ультрахолодного квантового датчика в космосе; использование Q-CTRL квантовых магнитометров для навигации в средах, где отсутствует GPS; запуск QuantumDiamonds инструмента микроскопии на основе алмазов для анализа отказов полупроводников; и внедрение SandboxAQ AQNav, квантовой навигационной системы реального времени, управляемой искусственным интеллектом.10
QT обеспечивают ценность не только сама по себе, но и посредством раскрытия мощной синергии с другими передовыми технологиями. QT может влиять и формироваться четырьмя ключевыми инновационными областями: ИИ и машинное обучение, робототехника, устойчивое развитие и климатические технологии, а также криптография и кибербезопасность.
ИИ и машинное обучение обладают потенциалом для ускорения разработки квантового оборудования посредством открытия материалов на основе ИИ, в то время как квантовые вычисления обеспечивают революционный скачок в вычислительной мощности, который может переопределить масштаб и скорость обучения моделей ИИ.
Робототехника играет ключевую роль в развитии квантовых технологий, оптимизируя производство квантовых компонентов. В свою очередь, робототехника может потенциально извлечь выгоду из всех трёх столпов квантовых технологий: квантовые вычисления могут повысить вычислительную мощность и оптимизацию программного обеспечения, квантовая связь может поддерживать защищенные сети, а квантовые датчики могут повысить точность роботов.
Устойчивое развитие и климатические технологии могут выиграть от достижений квантовой физики, особенно в области вычислительной техники, поскольку эти достижения могут ускорить открытие новых материалов, улучшить моделирование сложных систем, таких как молекулярные взаимодействия или прогнозирование климата, а также оптимизировать производственные процессы.
Криптография и кибербезопасность могут быть в корне изменены квантовой технологией, что создаст новые риски, такие как потенциальная способность QT взломать текущее шифрование, а также усилит защиту следующего поколения, включая распределение ключей, генерацию случайных чисел и криптографические методы, разработанные для противостояния квантовым атакам.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
По материалам открытых источников