Объем рынка квантовых вычислений в России к 2040 году может превысить 250 млрд рублей. Эксперты «Рексофт Консалтинг» проанализировали текущее состояние сегмента в нашей стране, в мире и сформулировали основные закономерности его развития, что позволило аналитикам спрогнозировать объем сегмента квантовых вычислений на перспективу.
В ожидании промышленных квантовых компьютеров
С момента успешной демонстрации однокубитных квантовых вентильных операций в 2018 году, когда российские ученые впервые использовали сверхпроводящие кубиты[1], ученые делают уверенные шаги к независимому развитию квантовых технологий.
С 2020 года в рамках федерального проекта «Цифровые технологии» национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации» реализуется дорожная карта высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», координатором которой выступает Госкорпорация «Росатом». В проекте задействованы государственные учреждения, среди которых Минкомсвязи, Минэкономразвития, Минобрнауки, коммерческие организации, такие как Газпромбанк и Сбербанк, а также широкий ряд научных учреждений, прежде всего Российский квантовый центр, Центр квантовых технологий МГУ, НИТУ МИСиС. В рамках дорожной карты создается производственная база, проводятся разработки прототипов квантовых продуктов и подготовка квалифицированных кадров.
На сегодняшний день в России созданы 16-кубитные квантовые машины на ионных ловушках и нейтральных атомах, 8-кубитный сверхпроводниковый процессор и 4-кубитный квантовый компьютер на фотонных чипах.
Несмотря на достигнутые успехи, количество кубитов в российских квантовых процессорах пока остается ограниченным, а сами квантовые компьютеры – экспериментальными, что не позволяет реализовать значимые алгоритмы. Появление промышленных квантовых компьютеров в России ожидается не раньше 2028–2030 гг. В настоящее время практические бизнес-задачи для квантовых компьютеров в России реализуются с помощью эмуляторов квантовых вычислений, вычислительная мощность которых пока еще выше, чем у доступных экспериментальных машин.
Формирование рынка
Рынок квантовых вычислений в России находится на ранних стадиях своего развития. В настоящее время в стране нет значительного числа компаний, формирующих спрос на эти технологии, и объем рынка пока не определен. Основные инвестиции в развитие квантовых вычислений поступают от государства. С 2020 по 2024 год на эти цели было выделено 24,1 млрд рублей, что составляет около 4,8 млрд рублей в год. Это финансирование служит основой для формирования рынка квантовых вычислений в России.
Согласно прогнозам «Рексофт Консалтинг», в зависимости от сценариев, к 2040 году объем рынка квантовых вычислений в России может достигнуть 184 млрд рублей с диапазоном от 110 до 258 млрд рублей (в ценах 2040 года). В то же время мировой рынок квантовых вычислений, согласно данным McKinsey, может составить от 45 до 131 млрд долларов США в 2040 году, что подразумевает, что российский рынок может занять до 6% от глобального.
Применение квантовых вычислений
Квантовые вычисления – относительно молодая технология, а рынок коммерческих квантовых вычислений только начинает зарождаться. Однако они могут найти широкое применение в различных индустриях. В первую очередь это решение разнообразных оптимизационных задач. Качественный эффект внедрения квантовых вычислений потенциально будет выражаться в повышении качества получаемых решений, ускорении вычислительных процессов, удешевлении вычислений и их разнообразии.
Так, компания Mercedes-Benz использует квантовые вычислительные мощности для моделирования процессов, происходящих внутри аккумуляторов. Ожидается, что это позволит создать более вместительные и безопасные батареи нового поколения.
Аналогичные подходы применяются и в фармацевтической отрасли. Например, Moderna с помощью квантового алгоритма провела успешные тесты по предсказанию стабильной структуры матричной РНК (мРНК), показавшие более точный результат, чем существующие технологии. Такие расчеты способны ускорить процесс и значительно повысить эффективность разработки новых вакцин.
В нефтегазовой и горнодобывающей отраслях квантовые вычисления открывают новые возможности для более точного и детального моделирования геологии недр и определения местоположения для бурения скважин, а также оптимизации процессов технического обслуживания.
В сфере финансов можно привести пример сотрудничества JPMorgan Chase с компанией QC Ware. Компания намерена создавать инвестиционные портфели с использованием обучения искусственного интеллекта с помощью квантового компьютера, тем самым расширяя возможности хеджирования и, в конечном итоге, снижая риски.
Вызовы и возможности
«Рынок квантовых вычислений в России находится на начальной стадии своего формирования. Это создает как вызовы, так и уникальные возможности для роста. Несмотря на то, что технологии квантовых вычислений являются сложными и требуют значительных усилий для освоения, перспективы, связанные с их мощностью, обещают совершить революцию в вычислительных процессах, – отметил Сергей Сурков, руководитель отдела исследований «Рексофт Консалтинг». – Государственные инвестиции закладывают основу для дальнейших исследований и разработок в этой области. Сейчас мы приближаемся к технологическому прорыву, который может изменить не только вычислительные технологии, но и повлиять на развитие бизнеса в стране и мире. Важно уже сегодня начать готовиться к этим изменениям, чтобы использовать все преимущества квантовых вычислений».
[1] Наименьшая единица информации в квантовых вычислениях, аналог бита в обычном компьютере. В отличие от бита, который может принимать только фиксированные значения 1 или 0, кубит при измерении может принимать значения 0 и 1 с некоторой известной заранее вероятностью, обусловленной квантово-механическим принципом суперпозиции.
