В аналитическом докладе, подготовленном «Сбером» и Российским квантовым центром, приводится оценка стадии развития квантовых вычислений в России и мире, рынка квантовых технологий и новых материалов, а также инвестиционного ландшафта. Дается обзор перспективных направлений в квантовых вычислениях, кейсы применения таких технологий для решения задач по проектированию новых материалов, представлена карта квантовых алгоритмов для материаловедения, информация о наиболее мощных квантовых вычислителях.
Ключевые выводы:
- за прошедший год заявлено о создании двух прототипов квантовых процессоров с тысячами кубитов: квантового процессора с 1121 кубитом на сверхпроводниках от IBM и 1180-кубитного процессора на нейтральных атомах от Atom Computing. Также создано устройство квантового отжига для решения оптимизационных задач D-Wave с 5000 кубитов на сверхпроводниках. Пока сочетания количества кубитов и качества операций недостаточно для обеспечения преимущества при решении практических задач. Однако вышеуказанные примеры демонстрируют возможности дальнейшего масштабирования квантовых вычислительных устройств;
- для ускорения процесса перехода на квантовые вычисления продолжаются разработки и пилотирование программных и аппаратно-ускоренных эмуляторов квантовых процессоров, в частности реализованных компаниями Fujitsu, NVIDIA и Toshiba. Такие системы позволяют в ряде случаев добиваться более эффективного решения задач по сравнению с существующими алгоритмами, а также полезны как переходный этап подготовки к полномасштабному внедрению квантовых вычислений в промышленность;
- насчитывается более десяти облачных платформ квантовых вычислений, крупнейшей из которых является сервис компании Amazon. Значительно увеличилось количество библиотек индустриальных квантовых алгоритмов;
- в России в рамках дорожной карты высокотехнологичной области «Квантовые вычисления» развивается 4 основных архитектуры квантовых процессоров: ионная, фотонная, на нейтральных атомах и на сверхпроводниках. ФИАН в 2024 году представил ионный квантовый компьютер на 50 кубитов. Запущена первая образовательная платформа квантового программирования «Телеквант»;
- в мире продано около 50 квантовых компьютеров и дан старт продаж специализированных образовательных квантовых компьютеров с 2-3 кубитами — в них заинтересованы университеты и исследовательские центры;
- по данным публичных аналитических отчетов, в 2035 году емкость глобального рынка квантовых вычислений может составить $50 млрд, а экономический эффект от их внедрения превысит $1 трлн;
- в сегменте квантовых вычислений на период 2023–2024 годов значительная доля выручки компаний была получена от коммерческих исследовательских проектов;
- область анализа и разработки новых материалов, и в особенности квантовых материалов, является одной из самых перспективных областей применения квантовых вычислений, так как материалы проявляют свои свойства на атомарном уровне, где преобладают квантовые эффекты;
- глобальный объем рынка новых материалов достиг в 2023 году $69,28 млрд, а к 2030 году может достигнуть $99,79 млрд;
- прогнозируется значительное развитие рынка новых материалов с одной стороны и развитие методов искусственного интеллекта и квантовых вычислений с другой. Синергия данных технологий может позволить создать новые рынки.