Индустрия квантовых технологий: рост, инновации и перспективы

Автор: Бахмат М., аналитик в области квантовых технологий

2025 год называют поворотным для индустрии квантовых технологий — впервые за четыре года мониторинга рынка в McKinsey фиксируют кардинальную смену парадигмы: от разработки к коммерческому развертыванию. ООН официально объявила 2025-й Международным годом квантовой науки и технологий, отмечая 100-летие развития квантовой механики, но сегодня это уже не просто красивая дата, а одни из признаков того, что индустрия квантовых технологий достигла коммерческой зрелости.

• Что такое квантовые вычисления и квантовые технологии
• Сколько инвестируют в квантовые технологии и как быстро растет рынок?
• Кто лидирует в индустрии квантовых технологий
• Мировые центры квантовых технологий
• Вызовы индустрии квантовых технологий
• Перспективы квантовых технологий: когда квантовые вычисления станут массовыми?
• Ресурсы для изучения квантовых технологий
• Самое важное об индустрии квантовых вычислений в 2025

Что такое квантовые вычисления и квантовые технологии

Квантовые вычисления используют фундаментальные принципы квантовой механики — суперпозицию и квантовую запутанность — для обработки информации способами, недоступными классическим компьютерам. В отличие от обычных битов, которые могут быть только в состоянии 0 или 1, кубиты (квантовые биты) могут существовать одновременно в нескольких состояниях до момента измерения, что позволяет проводить массивные параллельные вычисления. Квантовая запутанность создает мгновенную связь между частицами независимо от расстояния, обеспечивая координированную обработку данных. 

Эти свойства дают квантовым системам уникальное преимущество в решении определенных типов задач — от факторизации больших чисел до моделирования сложных молекулярных систем.

В свою очередь, квантовые технологии — это область физики, которая использует специфические особенности квантовой механики для создания принципиально новых систем и устройств. Это гораздо шире, чем только квантовые вычисления. Сегодня индустрию квантовых технологий формируют три направления:

• квантовые вычисления — создание компьютеров, использующих кубиты для решения задач, недоступных классическим системам;
• квантовые коммуникации — разработка абсолютно защищенных сетей связи на основе квантового распределения ключей и квантовой телепортации;
• квантовые сенсоры — создание сверхточных датчиков для медицины, навигации, археологии и научных исследований. 

Сейчас мы живем в начале «второй квантовой революции», когда ученые научились управлять сложными квантовыми системами на уровне отдельных частиц — атомов, ионов, электронов и фотонов. И хотя полномасштабные квантовые компьютеры еще развиваются, квантовые технологии уже находят точечное применение в разных сферах: финансах, медицине, исследовательской деятельности и т. п.

Сколько инвестируют в квантовые технологии и как быстро растет рынок?

Квантовый рынок привлекает значительные инвестиционные потоки. По данным отчета McKinsey, объем частных инвестиций в стартапы в области квантовых технологий достиг $6,7 млрд для квантовых вычислений, $1,2 млрд для квантовой связи и $0,7 млрд для квантовых сенсоров, хотя общий объем инвестиций в QT-стартапы снизился на 27% в годовом исчислении в 2023 году. Несмотря на эти колебания, инвесторы сохраняют оптимизм в отношении долгосрочных перспектив. В то же время государственное финансирование остается на высоком уровне: по состоянию на 2023 год правительства по всему миру объявили о выделении примерно $42 млрд на развитие QT.

Рынок квантовых вычислений ожидает стремительный рост. По данным Fortune Business Insights, ожидается, что рынок вырастет с $928,8 млн до $6,5 млрд к 2030 году, что соответствует среднегодовому темпу роста в 32,1%. Дальнейшие сценарии размера рынка, включая анализ McKinsey, предполагают, что только рынок квантовых вычислений может достичь от $28 млрд до $72 млрд к 2035 году и от $45 млрд до $131 млрд к 2040 году. Этот рост является частью более широкой тенденции, в рамках которой квантовые технологии могут создать до $2 трлн экономической ценности в ключевых отраслях, таких как химия, медико-биологические науки, финансы и транспорт, к 2035 году.

Кто лидирует в индустрии квантовых технологий

Ландшафт индустрии квантовых технологий включает в себя как крупных действующих игроков, так и многочисленные стартапы. Среди заметных компаний, активно разрабатывающих аппаратное, программное обеспечение и платформы, — Google, Microsoft, IBM и Pasqal. Только в сфере квантовых вычислений насчитывается более 261 стартапа, занимающихся аппаратным и программным обеспечением, а также услугами, при этом производители оборудования продолжают привлекать наибольший объем инвестиций.

Эти ведущие компании добиваются значительных успехов. Например, Google Quantum AI представила Willow, свой новейший передовой квантовый чип, который демонстрирует «экспоненциальную квантовую коррекцию ошибок ниже порога!» и выполнил эталонное вычисление менее чем за пять минут, на что у суперкомпьютера ушло бы 10 септиллионов лет (1025 лет). Хартмут Невен, основатель и руководитель Google Quantum AI, подчеркивает, что Willow — это «убедительный знак того, что полезные, очень большие квантовые компьютеры действительно могут быть созданы».

IBM Quantum также является крупной силой с миссией создания квантовых компьютеров для решения неразрешимых иными способами задач. Они разработали мощный стек для квантовых вычислений и представили амбициозную дорожную карту по достижению квантового преимущества к 2026 году, нацеливаясь на создание крупномасштабного отказоустойчивого квантового компьютера Starling, способного выполнять 100 миллионов квантовых операций на 200 логических кубитах к 2029 году. Маттиас Тройер, технический научный сотрудник IBM, отмечает их приверженность: «С самого начала мы хотели создать квантовый компьютер для коммерческого применения, а не только для интеллектуального лидерства». IBM также управляет 15+ квантовыми системами утилитарного масштаба по всему миру, а их чип Heron имеет 156 кубитов.

Microsoft проложила новый путь со своим чипом Majorana 1, основанным на топологической архитектуре. Этот прорыв использует топологические проводники для создания более надежных и масштабируемых кубитов с ясным путем к размещению миллиона кубитов на одном чипе. Как заявляет Четан Наяк, технический научный сотрудник Microsoft: «Что бы вы ни делали в квантовом пространстве, у вас должен быть путь к миллиону кубитов. Если его нет, вы упретесь в стену, не достигнув масштаба, необходимого для решения действительно важных проблем, которые нас мотивируют». Подход Microsoft нацелен на устойчивость к ошибкам на аппаратном уровне, упрощая квантовые вычисления с помощью цифрового управления.

Многие компании одновременно занимаются несколькими квантовыми технологиями, а некоторые предлагают квантовые вычисления как услугу (QaaS), позволяя предприятиям и исследователям получать доступ к мощностям квантовых вычислений через облако без создания собственного оборудования.

Мировые центры квантовых технологий

Развитие квантовых технологий происходит по всему миру, с формированием активных региональных экосистем в Северной Америке, Азии и Европе. Эти инновационные кластеры критически важны для содействия тесному сотрудничеству между правительством, научными кругами и промышленностью, что необходимо для продвижения технологий и ключевых сценариев использования.

• США лидируют среди отдельных стран по количеству выданных патентов в области QT, а также по объему частного финансирования и числу стартапов в сфере квантовых вычислений. Ключевые инновационные хабы включают Boston Area Quantum Network, Chicago Quantum Exchange и Mid-Atlantic Quantum Alliance.
• Китай демонстрирует значительные государственные инвестиции (более $15 млрд), имеет специализированные исследовательские институты и растущую патентную активность, особенно в области квантовой связи. Хэфэй отмечается как ключевой инновационный кластер.
• Индия запустила Национальную квантовую миссию с финансированием в $730 млн и планирует создать 21 квантовый хаб и 4 квантовых исследовательских парка.
• Израиль имеет консорциум по квантовым вычислениям, исследующий различные технологии кубитов, при поддержке $368 млн государственного финансирования.
• Страны Европы, такие как Франция, Германия, Великобритания и Нидерланды, также имеют значительное государственное финансирование и исследовательские центры. Европейский Союз и Великобритания лидируют по количеству и плотности выпускников в области QT. Заметные кластеры включают Париж (Франция), Делфт (Нидерланды) и Munich Quantum Valley (Германия).

Вызовы индустрии квантовых технологий

Несмотря на значительный импульс, широкое внедрение квантовых технологий сталкивается с рядом препятствий. К ним относятся:

• Технологическая незрелость и стоимость: Квантовые технологии все еще находятся на ранних стадиях развития, что связано с высокими затратами на сложные технологии охлаждения и специализированное оборудование для систем.
• Сложность масштабирования и коррекции ошибок: Кубиты по своей природе хрупки и подвержены ошибкам, что требует передовых методов их коррекции. Хотя прорывы, такие как чип Willow от Google, демонстрируют экспоненциальное снижение ошибок «ниже порога», а Majorana 1 от Microsoft нацелен на устойчивость к ошибкам на аппаратном уровне, снижение накладных расходов на квантовую коррекцию ошибок остается практической проблемой для крупномасштабных, отказоустойчивых квантовых компьютеров.
• Значительный дефицит талантов: Одной из самых серьезных проблем является нехватка квалифицированных специалистов. McKinsey прогнозирует, что к 2025 году может быть заполнено менее половины вакансий в квантовой сфере, что создает серьезный барьер для внедрения. Это подчеркивает постоянную потребность в обширных образовательных инициативах, таких как те, что предлагает IBM, охватившие более 5,4 миллиона учащихся, и курс Google на Coursera по квантовой коррекции ошибок.
• Отсутствие стандартизированных тестов и алгоритмов: Хотя существуют различные тесты производительности, четкий, общеотраслевой стандарт все еще находится в стадии разработки, что затрудняет единую оценку производительности в реальных приложениях и сравнение различных технологий кубитов. Большинство квантовых алгоритмов все еще теоретические, а не полностью реализованные на квантовых компьютерах, что ограничивает немедленные высокоскоростные операции.

Перспективы квантовых технологий: когда квантовые вычисления станут массовыми?

Текущее состояние квантовых технологий — это активная разработка и значительные инвестиции с четким акцентом на преодоление технических проблем для реализации их полного потенциала. Хотя эксперты предполагают, что может потребоваться еще 15–20 лет, чтобы крупномасштабные приложения стали массовыми, полезные приложения для конкретных задач могут появиться раньше.

Ресурсы для изучения квантовых технологий

Для частных лиц и организаций, желающих глубже изучить квантовые технологии, доступно множество ресурсов:

• Долгосрочные перспективы остаются позитивными, подкрепленными продолжающимся ростом числа вакансий в сфере технологических трендов и повышенным интересом к использованию этих технологий для будущего роста. Прогнозируется, что в ближайшие два десятилетия квантовые вычисления произведут революцию в различных отраслях, включая медицину, финансы, автомобилестроение, инженерию и кибербезопасность. Инициативы, такие как программа US2QC от DARPA, активно работают над созданием отказоустойчивых квантовых компьютеров утилитарного масштаба, подчеркивая, что горизонт для преобразующих, реальных решений находится в пределах лет, а не десятилетий.

• Образовательные ресурсы: Платформы, такие как Google на Coursera, предлагают бесплатные вводные курсы по квантовой коррекции ошибок. IBM Quantum Learning также предоставляет обширные образовательные инициативы, включая серию «Понимание квантовой информации и вычислений», предназначенную для обучения основам квантовых вычислений на университетском уровне.
• Инструменты с открытым исходным кодом: Доступ к таким инструментам, как Cirq от Google Quantum AI и Qiskit SDK от IBM, позволяет разработчикам получать практический опыт и вносить свой вклад в квантовую экосистему.
• Исследования и публикации: Будьте в курсе событий, читая научные публикации от ведущих команд в области квантового ИИ, которые часто можно найти на их корпоративных сайтах или в академических архивах, таких как arXiv.

Chief Operating Officer Colobridge, Андрей Михайленко:

«Квантовые технологии переходят из лабораторий в реальный бизнес, а это значит, что отдельные компании смогут получить коммерческие преимущества от квантовых вычислений уже в этом десятилетии. Для наших клиентов это создает двойную задачу: защитить существующие данные переходом на постквантовую криптографию и подготовить инфраструктуру для интеграции с будущими квантовыми платформами через облачные сервисы. Уже сейчас формируется новая экосистема, где квантовые вычисления станут частью гибридных IT-решений наравне с ИИ и высокопроизводительными классическими системами. Наша роль как инфраструктурного партнера заключается в том, чтобы помочь компаниям подготовиться к этим изменениям сегодня. Тогда завтра они смогут использовать квантовые преимущества для решения своих бизнес-задач».

Самое важное об индустрии квантовых вычислений в 2025

• 2025 год объявлен ООН Международным годом квантовой науки и технологий.
• Google Willow выполняет задачи за 5 минут вместо 10 септиллионов лет для суперкомпьютеров.
• IBM планирует квантовый компьютер Starling на 200 логических кубитов к 2029 году.
• Microsoft Majorana 1 открывает путь к миллиону кубитов на одном чипе.
• Квантовые вычисления как сервис (QCaaS) уже доступны в ведущих дата-центрах.
• Массовое распространение ожидается к 2026-2030 годам через облачные платформы.

Узнайте больше о вычислительных возможностях технологической платформы Colobridge. Расскажите о ваших бизнес-задачах и требованиях, а наши специалисты предложат вам оптимальное по производительности, безопасности и гибкости IT-решение.