О перспективах квантовых вычислений

Квантовые вычисления вполне способны преобразовать отрасли обороны и кибербезопасности. Нет сомнений в том, что страна или компания, которая разработает первый квантовый компьютер с реальными вариантами использования, будет иметь квантовое преимущество.

Деньги в эту технологию вкладываются с момента запуска китайского спутника Micius в 2016 году. Это был первый в мире спутник квантовой связи, после чего Китай и США, Google и IBM, Rigetti Computing и IonQ вступили в соперничество за «квантовое превосходство», а именно за наличие устройства, решающего проблемы, с которыми не может справиться ни один классический компьютер.

В 2021 году произошел быстрый и стремительный скачок. В июле команда Гарварда разработала крупнейший в истории квантовый симулятор. В октябре Китай стал первой страной, добившейся квантового превосходства более чем на одной платформе, используя как фотонные, так и сверхпроводящие кубиты (квантовые биты). В ноябре IBM представила свой 127-кубитный процессор – первое устройство, преодолевшее рубеж в 100 кубитов.

Согласно базе данных патентной аналитики GlobalData, в Китае больше публикаций по технологиям квантовых вычислений, в основном благодаря Национальной квантовой лаборатории стоимостью $10 млрд в USTC Hefei (Китайский научно-технологический университет в Хэфэе). В США эта деятельность распределена между различными компаниями, при этом Alphabet (материнская компания Google) и IBM возглавляют исследования. Это создаёт конкуренцию, которая может увеличить скорость инноваций. Однако это также может привести к необоснованной шумихе, поскольку компании борются за квантовое превосходство и пытаются удивить инвесторов.

Почему развитие квантовых компьютеров сравнивают с историческим космосом и гонкой вооружений? Во-первых, в технологию вкладывают деньги. В США реализуются или планируются федеральные квантовые проекты на сумму до $3 млрд, включая Национальную инициативу по квантовым вычислениям стоимостью $1,2 млрд. Китай выделит не менее 15$ млрд на квантовые вычисления в течение следующих пяти лет, но неофициально эта цифра намного выше. Несмотря на это, нехватка кадров и узкие места в цепочке поставок препятствуют развитию отрасли.

Первый разработчик мощного отказоустойчивого квантового компьютера будет иметь на выбор длинный список потенциальных приложений. Это помимо заслуженного международного авторитета. Квантовые компьютеры можно использовать, например, для трансформации оборонного и космического секторов.

ВМС США совместно с ColdQuanta разрабатывают атомные часы и квантовые датчики для навигации и точного хронометража в условиях, которые могут быть недоступны для GPS. Китай также разрабатывает атомные часы и квантовые датчики, а также квантовые радары для обнаружения самолётов-невидимок. Он также начал использовать военную связь с квантовым шифрованием, которую гораздо сложнее взломать, чем обычные методы шифрования.

Проблемы национальной безопасности также связаны с проблемами кибербезопасности. Ожидается, что к 2030 году мощные квантовые компьютеры смогут победить криптосистему RSA с помощью алгоритма Шора. RSA защищает большую часть Интернета, а значит, шифрование, устойчивое к квантовым данным, жизненно важно, поскольку перехваченные сегодня сообщения могут быть взломаны квантовыми компьютерами в будущем.

Тем не менее, есть множество других факторов. Любая квантовая гонка тесно связана с разработками в области искусственного интеллекта и кибербезопасности, поэтому широкая технологическая гонка является более точным описанием текущей ситуации. 

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал