Формирование долгой гонки квантовых технологий

Квантовые вычисления (QC), одной из самых революционных технологий нашего времени, согласно нашему недавнему анализу, до широкого коммерческого применения осталось примерно десять лет. Менее известны, но также важны две родственные технологии, которые могут стать доступными гораздо раньше: квантовое зондирование (QS) и квантовая связь (QComm).

Все квантовые системы невероятно сложны, но их преимущества очевидны. Контроль качества экспоненциально сокращает время обработки, во многих случаях позволяя решить ранее неразрешимые проблемы. QS позволит проводить более точные измерения и может предложить более высокую доступность, чем существующие датчики (например, за счет миниатюризации устройства). QComm обеспечит надежные протоколы шифрования, которые могут значительно повысить безопасность конфиденциальной информации, а также обеспечит реализацию некоторых важных функций квантовых вычислений (подробнее о квантовых явлениях, лежащих в основе QC, QS и QComm, см. врезку «Технологический скачок»). ).

Благодаря квантовым технологиям, информация кодируется в квантовых битах (кубитах). Хотя биты, используемые в классических вычислениях, являются двоичными и имеют значение 0 или 1, кубиты могут принимать значения 0, 1 или комбинацию обоих. Кубиты получают свою уникальную способность принимать несколько значений, потому что они полагаются на квантовое явление, известное как суперпозиция — комбинацию двух различных физических явлений одного типа (таких как спин или длина волны), так что они сосуществуют как часть одного и того же события. Суперпозиция позволяет использовать новые вычислительные алгоритмы, которые могут значительно сократить время вычислений. Чтобы дать некоторое представление об улучшении: в 2020 году китайская исследовательская группа использовала квантовые вычисления, чтобы найти решение, на создание которого классическому суперкомпьютеру понадобилось бы 2,5 миллиарда лет.

Поскольку квантовые системы очень чувствительны к изменениям в окружающей среде, квантовые датчики потенциально могут обнаруживать незначительные изменения в окружающей среде, недоступные для обычных датчиков. Благодаря квантовой связи кубиты обмениваются данными между удаленными точками, обеспечивая возможность параллельных квантовых вычислений. Они также обеспечивают безопасную связь посредством квантового явления, называемого запутанностью — процесса, в котором измерение одного кубита мгновенно влияет на другой, даже если они расположены далеко друг от друга. Запутывание гарантирует, что информация не может быть перехвачена при переходе от одного кубита к другому. Хотя запутанность также можно использовать в квантовом зондировании, она менее фундаментальна для технологии, и некоторые квантовые датчики не полагаются на этот принцип.

Благодаря своим уникальным возможностям QC, QS и QComm могут преобразовать множество рынков, включая высокопроизводительные вычисления, навигацию, фармацевтику и медицинскую визуализацию. Многие технологические гиганты и стартапы уже вложили значительные средства в квантовые технологии: только на 2021 год подтверждены и объявлены сделки на общую сумму около 2,1 миллиарда долларов. Большая часть финансирования направляется на инициативы по контролю качества, но недавняя сделка на сотни миллионов с QComm, в которой участвует специализированная компания по приобретению, показывает, что другие квантовые технологии начинают привлекать значительный интерес. Мы ожидаем, что QComm и QS привлекут еще большее финансирование в будущем, хотя маловероятно, что оно достигнет того же уровня, что и QC, поскольку рынки этих технологий меньше.

Гонка за лидерство в секторах QS и QComm вскоре усилится, поскольку все больше конкурентов делают свои ставки. Несмотря на то, что сохраняется большая неопределенность, скорее всего, упорно сохранятся те компании, которые воплощают квантовые технологии в реальных приложениях, пользующихся широкой популярностью. Однако, как и в случае с любой новой технологией, у инвесторов могут возникнуть трудности с определением технологий, попадающих в эту категорию. Многообещающие прототипы могут столкнуться с техническими проблемами по мере продолжения исследований и разработок, или спрос на новые продукты может не соответствовать первоначальным ожиданиям. Выбор времени также является важным фактором для инвесторов, поскольку они должны определить, следует ли им делать ставки до того, как технология достигнет зрелости, или после того, как она будет коммерциализирована.