Автор: Бахмат М.
Квантові технології у фокусі уваги: глобальний ринок квантових обчислень оцінюється в $1,42 млрд і зростатиме з середньорічним темпом приросту в 20,5% як мінімум до 2030 року за даними Grand View Research. Очевидно, що ми на порозі революції, в результаті якої квантові комп’ютери зможуть розв’язувати завдання, недоступні традиційним обчислювальним системам. Водночас у галузі спостерігається дефіцит кадрів — як підрахували в McKinsey, на три вакансії в галузі квантової інженерії є лише один кваліфікований претендент. Можливість отримати якісну освіту в галузі квантових технологій може пом’якшити ситуацію, хоча й не в короткостроковій перспективі, і допоможе подолати квантовий рубіж — етап, який передує переходу від теоретичних знань до масового практичного впровадження.
- Нестача талантів — серйозна перешкода
- Чому квантові комп’ютери так складно створювати й масштабувати?
- Що відбувається на сучасному ринку праці в галузі квантових технологій
- Що робити прямо зараз
- Освіта в галузі квантових обчислень: найважливіше
Нестача талантів — серйозна перешкода
Найпотужніше обладнання марне без кваліфікованих людей, які його проектують, створюють і програмують. Поточний дефіцит спеціалістів, готових до роботи з квантовими технологіями, є одним з найзначніших бар’єрів для зростання. Тому так необхідні зміни у сфері освіти в галузі квантових обчислень, зокрема, розвиток магістерських програм для підвищення кваліфікації студентів. Поки вони доступні менше ніж у 20% університетів, у яких можна отримати освіту в галузі квантових обчислень, і два з п’яти цих навчальних закладів розташовані в США.
Чому у сфері квантових обчислень виник дефіцит кадрів? В основному через рідкісний набір знань і навичок — як у фізиці, так і в сучасних комп’ютерних технологіях. У більшості навчальних програм фізика та інформаційні технології розділені або незначно перетинаються, тому спеціалісти, які глибоко розбираються в обох предметах, все ще рідкість.
Такі компанії як IBM, Google і Rigetti не лише активно формують попит на спеціалістів, але й надають їм можливість отримати освіту в галузі квантових обчислень. Наприклад, IBM запустила програму підготовки понад 40 000 студентів (Токійський університет, Сеульський національний університет та інші виші), на постійній основі проводить онлайн-навчання для всіх охочих під керівництвом експертів IBM Quantum, пропонує великий обсяг навчальних матеріалів на своїй платформі IBM Quantum Learning і багато іншого. Google через програму Quantum AI Education пропонує безкоштовні курси на Coursera з сертифікацією, а Microsoft інтегрує Azure Quantum в університетські програми, надаючи студентам реальний доступ до квантового обладнання.
Однак цих зусиль недостатньо, тому багато потенційно талановитих спеціалістів все ще не можуть отримати знання в потрібному обсязі. В результаті попит на кадри зростає, але стикається зі слабкою пропозицією, тому дефіцит кадрів стає головним вузьким місцем для розвитку квантової галузі. Головним, але не єдиним.
Чому квантові комп’ютери так складно створювати й масштабувати?
Не лише недостатня освіта в галузі квантових обчислень уповільнює подолання квантового рубежу. Є й інша причина — складність самих квантових систем і технологічні перешкоди, які потребують складних інженерних рішень.
Створення корисного квантового комп’ютера — це монументальне наукове та інженерне завдання. На відміну від класичних комп’ютерів, які оперують визначеними 0 і 1, квантові системи працюють з імовірнісними і крихкими квантовими бітами (кубітами).
- Крихкість кубітів. Вони дуже чутливі до навколишнього середовища, і будь-який «шум», тобто зовнішній вплив — тепло, вібрація, електромагнітне поле — може призвести до втрати квантової інформації (цей процес називається «декогеренція»). Щоб виключити подібні помилки, що впливають на точність обчислень, інженери прагнуть досягти більшої відмовостійкості квантових комп’ютерів за допомогою квантової корекції помилок. Таким чином, крихкість кубітів — найбільша проблема в квантових обчисленнях, тому створення стабільного «логічного кубіта» залишається ключовим завданням усієї галузі.
- Складність масштабування. Мова не просто про додавання нових кубітів, також потрібна оркестровка мільйонів компонентів в інтегрованій системі при одночасному захисті від зовнішнього впливу. Квантові системи, які вже розвиваються компаніями IBM, Google та іншими техногігантами, розміщуються в середовищах з екстремально низькими температурами, що теж уповільнює можливості масштабування.
З іншого боку, важливо не лише проектувати складні квантові машини, але й вчитися на практиці застосовувати алгоритми, які зможуть використовувати квантові комп’ютери в завданнях, недоступних навіть для розв’язання за допомогою суперкомп’ютерів. Тут освіта в галузі квантових обчислень відіграє ключову роль — саме завдяки підготовці кваліфікованих спеціалістів можливо буде перейти від теорії до реальних рішень.
Квантова індустрія вже підтвердила квантову перевагу в деяких вузькоспеціалізованих академічних завданнях, але більшість з них не є реальними завданнями в бізнесі чи науці. Наступним кроком буде показати, як квантові обчислення можуть реально допомогти розв’язувати важливі проблеми в різних галузях і змінити їх на краще.
Чи зроблять квантові комп’ютери наші комп’ютери застарілими? Ні, причому відповідь поширюється навіть на суперкомп’ютери. Квантові комп’ютери не замінять класичні і не стануть універсальними пристроями. Вони будуть вузькоспеціалізованими прискорювачами — наприклад, для моделювання молекул у медицині або оптимізації складних логістичних систем, тоді як для рутинних обчислень залишаться кращими класичні комп’ютери.
Нижче показано, як відрізняються очікування від того, з чим реально стикаються розробники, вчені та роботодавці в квантовій індустрії:
Що відбувається на сучасному ринку праці в галузі квантових технологій
Квантова індустрія активно розвивається: техногіганти анонсують обчислювальні системи, побудовані на кубітах, публікують дорожні карти і досліджують створення функціональних систем з корекцією помилок. Наприклад, дорожня карта IBM націлена на створення системи з 200 логічними кубітами до 2029 року, тоді як тут, у Google Quantum AI, прагнуть побудувати відмовостійку машину з 1 млн фізичних кубітів до 2030-го.
Ринок праці у сфері квантових обчислень протягом останніх двох-трьох років зростає з найвищими темпами у сфері технологій. Наприклад, за даними порталу Tietalent, лише за перші чотири роки цього десятиліття кількість вакансій у цій індустрії зросла на 180% у період з 2020 по 2024 рік, і це зростання продовжується в міру переходу від досліджень до практичного застосування. І сьогодні стартапи та технологічні гіганти все частіше і все жорсткіше конкурують за обмежене коло спеціалістів. Це при тому, що квантові обчислення створять, за оцінками Quantum Insider, 840 тис. нових робочих місць до 2035 року і 250 тис. нових робочих місць до 2030 року.
Щоб подолати розрив між попитом і пропозицією на ринку праці, роботодавці змінюють підходи до найму. Одні інвестують внутрішні навчальні програми, другі співпрацюють з провідними університетами та дослідницькими лабораторіями, щоб підготувати спеціаліста під свої завдання.
Які професії у сфері квантових технологій будуть найзатребуванішими до 2030 року?
- Інженери квантового ПЗ: пишуть алгоритми, що працюють на квантових процесорах, вільно володіють Python, бібліотеками Qiskit, Cirq або PyQuil, а також мають досвід квантової корекції помилок.
- Інженери квантового обладнання: проектують квантові процесори, мають глибокі знання з фізики, електротехніки та матеріалознавства.
- Дослідники в галузі квантових досліджень: працюють на стику теорії і практики, мають глибокі знання в галузі квантової фізики, удосконалюють методи квантової корекції помилок, задають загальний напрямок розвитку галузі.
- Вузькі спеціалісти: займаються питаннями постквантової криптографії, квантового ШІ, моделюванням нових матеріалів, оптимізацією роботи квантових комп’ютерів та іншими завданнями.
Chief Operating Officer Colobridge, Андрій Михайленко:
«Штучний інтелект сильно вплинув на розвиток квантових технологій, і сьогодні ми бачимо, як він тісно переплітається з квантовими дослідженнями. Наприклад, прискорює розробку алгоритмів: машинне навчання використовується для оптимізації квантових схем і стратегій корекції помилок. Це, своєю чергою, призвело до появи гібридних ролей — таких як інженери квантового ШІ або спеціалісти з квантових даних. Крім того, сучасні дата-центри стають справжніми експериментальними майданчиками для навчання та експериментів у квантових обчисленнях».
Як почати вивчати квантові обчислення? Кар’єрний шлях лежить через освіту у сфері квантових обчислень. Це може бути як класична університетська освіта, так і окремі спеціалізовані програми на їх базі. Для швидкого старту можна пройти онлайн-курси з квантових обчислень або ж почати самостійно вивчати відкриті програмні бібліотеки.
Що робити прямо зараз
Як виглядають практичні кроки для початківців, які хочуть отримати освіту у сфері квантових технологій і реалізуватися у своїй спеціальності:
- якщо ви новачок, почніть з курсу IBM Qiskit Textbook (безкоштовно), «The Complete Quantum Computing Course for Beginners» на Coursera або пройдіть інші онлайн-курси з квантових обчислень;
- якщо ви отримали або отримуєте освіту в галузі фізики, вивчайте мову програмування Python і бібліотеки Cirq, Qiskit — це відкриє шлях до посади квантового програміста;
- якщо ви вже займаєтеся розробкою, освойте основи квантової механіки в MIT OpenCourseWare, а потім переходьте до практичних завдань.
Освіта в галузі квантових обчислень: найважливіше
- На три вакансії у квантовій інженерії — один кваліфікований претендент.
- Кадровий дефіцит у квантовій інженерії — один з головних бар’єрів зростання квантової галузі.
- Квантова сфера потребує рідкісного поєднання знань фізики й сучасних ІТ-технологій.
- Створення стабільного логічного кубіта залишається ключовим завданням усієї галузі.
- Квантові комп’ютери не замінять класичні, а будуть вузькоспеціалізованими прискорювачами.
- Кількість вакансій у квантовій сфері зросла на 180% з 2020 по 2024 рік.
- Квантові обчислення створять 250 тис. нових робочих місць до 2030 року і 840 тис. до 2035 року.
- Освіта в галузі квантових обчислень допоможе подолати квантовий рубіж — етап переходу від теорії до практики.
Квантові технології відкривають нові можливості, але найближчі роки залишаться часом класичної інфраструктури. Ми в Colobridge впевнені: саме поєднання перевірених ІТ-інфраструктурних рішень та інновацій створює основу для стійкого технологічного розвитку бізнесу.
